Seismic Ieee

7/28/2019 Seismic Ieee

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R e a l i z a t i o n o f t h e S e n s o r Web C o n c e p t f o r E a r t h S c i e n c eusing M o b i l e R o b o t i c P l a t f o r m s

A y a n n a M. H o w a r d , B r i a n S m i t h , Magnus E g e r s t e d tS ch o o l o f E l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r E n g i n e e r i n gG e o r g i a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y, A t l a n t a , GA4 0 4 - 3 8 5 - 4 8 2 4a y a n n a ( e c e . g a t e c h . e d u , b r i a n ( e c e . g a t e c h . e d u , m a g n u s ( e c e . g a t e c h . e d uA b s t r a c t I n t h i s p a p e r , we d i s c u s s t h e r e a l i z a t i o n o f ar o b o t i c m o b i l e s e n s o r n e t w o r k t h a t a l l o w s f o r c o n t r o l l e dr e c o n f i g u r a t i o n o f s e n s o r a s s e t s i n a d e c e n t r a l i z e d m a n n e r .T h e m o t i v a t i o n i s t o a l l o w t h e c o n s t r u c t i o n o f a new s y s t e mo f i n - s i t u s c i e n c e o b s e r v a t i o n s t h a t r e q u i r e s h i g h e r s p a t i a la n d t e m p o r a l r e s o l u t i o n m o d e l s t h a t a r e n e e d e d f o re x p a n d i n g o u r u n d e r s t a n d i n g o f E a r t h s y s t e m c h a n g e . T h e s eo b s e r v a t i o n s c o u l d e n a b l e r e c o r d i n g o f s p a t i a l a n d t e m p o r a lv a r i a t i o n s i n e n v i r o n m e n t a l p a r a m e t e r s r e q u i r e d f o r s u c ha c t i v i t i e s a s m o n i t o r i n g o f s e i s m i c a c t i v i t y , m o n i t o r i n g o fc i v i l a n d e n g i n e e r i n g i n f r a s t r u c t u r e s , a n d d e t e c t i o n o f t o x i ca g e n t s t h r o u g h o u t a r e g i o n o f i n t e r e s t . T h e d i f f i c u l t y i ne s t a b l i s h i n g t h e s e s c i e n c e o b s e r v a t i o n s a r e t h a t g l o b a lf o r m a t i o n p r o p e r t i e s m u s t b e a c h i e v e d b a s e d o n t h e l o c a li n t e r a c t i o n s b e t w e e n i n d i v i d u a l s e n s o r s . As s u c h , wep r e s e n t a n o v e l a p p r o a c h t h a t a l l o w s f o r t h e s e n s o r n e t w o r kt o f u n c t i o n i n a d e c e n t r a l i z e d m a n n e r a n d i s t h u s a b l e t oa c h i e v e g l o b a l f o r m a t i o n s d e s p i t e i n d i v i d u a l s e n s o r f a i l u r e ,l i m i t a t i o n s i n c o m m u n i c a t i o n r a n g e , a n d c h a n g i n g s c i e n t i f i co b j e c t i v e s . D e t a i l s o n t h e s e n s i n g a n d c o n t r o l a l g o r i t h m s f o rc o n t r o l l e d r e c o n f i g u r a t i o n w i l l b e d i s c u s s e d a n d r e s u l t s o ff i e l d d e p l o y m e n t w i l l b e p r e s e n t e d . 1 2

TABLE OF CONTENTS1 . INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.ACKG R O U ND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 . SPIDERMOTE - ROBOTIC SENSOR NETWORK . . . . . 24 . RECONFIGURATION OF THE NETWORK . . . . . . . . . . . . . . . . 35 .X P E R I M E N T A L RESULTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46.ONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5ACKNOWLEDGEMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5BIOGRAPHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1 . INTRODUCTIONS e n s o r n e t w o r k s ( o r w e b s ) h a v e b e e n s h o w n t o b e ap o w e r f u l t o o l f o r i n - s i t u E a r t h s c i e n c e a p p l i c a t i o n s r a n g i n gf r o m e a r t h q u a k e f o r e c a s t i n g t o u n d e r s t a n d i n g c l i m a t ec h a n g e [ 1 ] . T h e s e n e t w o r k s c a p i t a l i z e o n t h e i r a b i l i t y t od e pl o y c h e a p n o d e s t h r o u g h o u t a r e g i o n o f i n t e r e s t i n o r d e rt o g a t h e r i n f o r m a t i o n r e l e v a n t f o r s c i e n t i f i c a n a l y s i s .R e c e n t l y , t h e r e h a s b e e n g r o w i n g i n t e r e s t i n m o b i l en e t w o r k s t o d e a l w i t h t h e l i m i t a t i o n s o f s t a t i c n e t w o r k s ,11 1 - 4 2 4 4 - 0 5 2 5 - 4 / 0 7 / $ 2 0 . 0 0 C 2 0 0 7 I E E E .2 IEEEAC p a p e r # 1 0 9 9 , V e r s i o n 1 , U p d a t e d D e c e m b e r 1 , 2 0 0 6

i n c l u d i n g i s s u e s o f n e t w o r k d e p l o y m e n t , c o v e r a g e , a n d f a u l tt o l e r a n c e . H o w e v e r , a n u m b e r o f i s s u e s s t i l l e x i s t i nd e p l o y i n g m o b i l e s e n s o r n e t w o r k s f o r E a r t h s c i e n c ea p p l i c a t i o n s , i n c l u d i n g t h e e f f e c t i v e n e s s o f a d a p t i n g t o t h ee n v i r o n m e n t a n d t o c h a n g i n g s c i e n c e r e q u i r e m e n t s ,b a l a n c i n g p o w e r u s a g e , a n d s e l e c t i n g b e t w e e nc o m m u n i c a t i o n a n d c o n t r o l s t r a t e g i e s .T o a d d r e s s c u r r e n t l i m i t a t i o n s , we d i s c u s s a n a t u r a le x t e n s i o n t o t h e s e n s o r web c o n c e p t t h a t e n a b l e s c o n t r o l l e dr e c o n f i g u r a t i o n o f s e n s o r a s s e t s f o r f a u l t - t o l e r a n t i n - s i t us a m p l i n g . T h e m a i n m o t i v a t i o n b e h i n d o u r a p p r o a c h i s t oa p p l y d e c e n t r a l i z e d ( i . e . l o c a l ) c o n t r o l a l g o r i t h m s f o rn e t w o r k d e p l o y m e n t w h i l e e s t a b l i s h i n g t h e g l o b a l s e n s i n gc a p a b i l i t y r e q u i r e d f o r E a r t h s c i e n c e i n v e s t i g a t i o n s . T h ei n t e g r a t e d s e n s i n g p l a t f o r m , w h i c h we r e f e r t o a s aS p i d e r M o t e , c o m b i n e s h a r d w a r e , i n t h e f o r m o fc o m m u n i c a t i o n / s e n s o r d e v i c e s ( m o t e s ) , a n d s i m p l e m o b i l i t yp l a t f o r m s ( s p i d e r s ) f o r r e - p o s i t i o n i n g s e n s o r d e v i c e s i nr e s p o n s e t o c h a n g e s i n s c i e n c e d e m a n d , s e n s o r f a i l u r e ,a n d / o r c o m m u n i c a t i o n d r o p o u t . T h i s s y s t e m o f m o b i l es e n s o r s i s c o n c e p t u a l l y d e s c r i b e d a s a d e c e n t r a l i z e d n e t w o r ko f i n - s i t u s e n s o r s . A d e s i r e d s c i e n c e f o r m a t i o n i s a c h i e v e db y d e f i n i n g d i s t a n c e s b e t w e e n s e n s o r s t h a t c o r r e l a t e s w i t hs p e c i f i c t o p o l o g i e s t h a t t h e s e n s o r n e t w o r k s h o u l d a s s u m e .I n m o s t s e n s o r w e b a p p l i c a t i o n s , i n d i v i d u a l s e n s o r a g e n t sc o l l e c t i n f o r m a t i o n a b o u t t h e i r e n v i r o n m e n t a n d n e i g h b o r i n ga g e n t s u s i n g p e e r - t o - p e e r c o m m u n i c a t i o n . U n f o r t u n a t e l y , a st h e s i z e o f t h e n e t w o r k i n c r e a s e s , b a n d w i d t h l i m i t a t i o n s a n dt h e a b s e n c e o f f e a s i b l e c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l s s e v e r e l yl i m i t s t h e p o s s i b i l i t y o f c o n v e y i n g a n d u s i n g g l o b a li n f o r m a t i o n . T h u s , i t c a n n o t b e a s s u m e d t h a t e a c h s e n s o ra g e n t h a s c o m p l e t e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s t a t e s o f e v e r yo t h e r a g e n t i n t h e n e t w o r k . And y e t , a n e t w o r k f o r m a t i o n i si n h e r e n t l y a g l o b a l p r o p e r t y a n d , a s s u c h , n o v e l s o l u t i o n sm u s t b e i m p l e m e n t e d f o r t h e r e c o n f i g u r a t i o n p r o c e s s t os u c c e s s f u l l y o c c u r . S u b s e q u e n t l y , i n a d d i t i o n t o t h eh a r d w a r e e l e m e n t s t h a t c o m p r i s e t h e S p i d e r M o t e s , s o f t w a r ec o n t r o l i s i n s t i t u t e d f o r a d a p t i v e r e c o n f i g u r a t i o n o f t h en e t w o r k t h a t c h a n g e s t h e s p a t i a l r e s o l u t i o n o f t h e n e t w o r k ,i n e f f e c t e s t a b l i s h i n g a s e l f - a d a p t i n g s e n s o r n e t w o r k . T h i so c c u r s i n o r d e r t o m a i n t a i n t h e d e s i r e d s c i e n c e - d r i v e nc o n f i g u r a t i o n i n s p i t e o f c h a n g e s i n s c i e n c e d e m a n d .


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I n t h i s p a p e r , we w i l l d i s c u s s r e a l i z a t i o n o f t h e s e n s o r webc o n c e p t f o r E a rt h S c i e n ce u s i n g m o b i l e r o b o t i c p l a t f o r m s .I n S e c t i o n 2 , we p r o v i d e a n o v e r v i e w o f r e l a t e d w o r k .S e c t i o n 3 d i s c u s s e s t h e r e a l i z a t i o n o f t h e h a r d w a r e p l a t f o r mu s e d t o c o n s t r u c t t h e s e n s o r w e b , w h i l e S e c t i o n 4 d o c u m e n t st h e c o n t r o l a l g o r i t h m s f o r c o n t r o l l e d r e c o n f i g u r a t i o n o f t h es e n s o r a s s e t s . F i n a l l y , r e s u l t s o f d e p l o y m e n t u s i n g t h em o b i l e r o b o t i c p l a t f o r m i s d i s c u s s e d i n S e c t i o n 5 w i t hc o n c l u s i o n s d r a w n i n S e c t i o n 6 .

2 . BACKGROUNDR e c e n t l y , t h e r e h a s b e e n g r o w i n g i n t e r e s t i n m o b i l en e t w o r k s t o d e a l w i t h t h e l i m i t a t i o n s o f s t a t i c n e t w o r k s . I n[ 2 ] , a s y s t e m o f m o bi l e s e n s o r n e t w o r k s t h a t c o m b i n e sd i s t r i b u t e d r o b o t i c s a n d l o w p o w e r e m b e d d e d s y s t e m s i sp r e s e n t e d . T h e f o c u s o f t h i s w o r k i s n o t o n c o n t r o l , b u tr a t h e r o n t h e d e v e l o p m e n t o f a n i n t e g r a t e dh a r d w a r e / s o f t w a r e p l a t f o r m . [ 3 ] a l s o p r e s e n t s t h ed e v e l o p m e n t o f a new t y p e o f m o bi l e ( r o b o t i c ) s e n s o r n o d et o m e e t t h e c o n s t r a i n t s o f m o b i l e s e n s o r n e t w o r k s . I n t h i sw o r k , a h a r d w a r e p a r a d i g m w a s p r e s e n t e d t h a t b a l a n c e sm o d u l a r i t y a n d e f f i c i e n c y i n o r d e r t o p e r f o r m a n a v i g a t i o nt a s k i n a c o m p l e x e n v i r o n m e n t . I n t e r m s o f c o n t r o l , t h ep r o b l e m o f c o n t r o l l i n g m u l t i p l e , m o b i l e s e n s o r a g e n t s i n ac o o r d i n a t e d f a s h i o n h a s r e ce i v e d c o n s i d e r a b l e a t t e n t i o nd u r i n g t h e l a s t f e w y e a r s ( e . g . 4 , 5 ) . I n t h e s e e f f o r t s , t h eu n d e r l y i n g a s s u m p t i o n h a s t y p i c a l l y f o cu s e d o n h a v i n gc o m p l e t e k n o w l e d g e f o r e a c h i n d i v i d u a l a g e n t s u c h t h a t t h el o c a t i o n s a n d p o s i t i o n s o f t h e o t h e r a g e n t s i n t h e n e t w o r ka r e k n o w n . H o w e v e r , t h i s i s n o t a l w a y s t h e c a s e , e s p e c i a l l ya s t h e n u m b e r o f s e n s o r s w i t h i n t h e n e t w o r k g r o w s , c a u s i n gb a n d wi d t h a n d r a n g e l i m i t a t i o n s t o i n v a l i d a t e t h i s g l o b a la s s u m p t i o n . I n [ 6 ] , t h e d e s i g n o f l o c a l i z e d a l g o r i t h m s a n dt h e u s e o f a d i r e c t e d d i f f u s i o n m o d e l w a s p r e s e n t e d t o d e a lw i t h t h e l i m i t a t i o n s f o u n d i n a s s u m i n g c o m p l e t e k n o w l e d g e .T h e f o c u s i n t h i s e f f o r t w a s n o t o n r e c o n f i g u r a t i o n t h o u g h ,b u t r a t h e r o n how t o d e a l w i t h c o m m u n i c a t i o n l i m i t a t i o n sa r i s i n g f r o m t h e s h e e r n u m b e r s o f s e n s o r s w i t h i n t h en e t w o r k . T h e r e h a s a l s o b e e n s o m e w o r k t h a t a d d r e s s e s t h ep r o b l e m o f d e c e n t r a l i z e d c o n t r o l w h e r e i n d i v i d u a l a g e n t smove a c c o r d i n g t o l i m i t e d r a n g e p o t e n t i a l f i e l d s o r b ya v e r a g i n g o r i e n t a t i o n r u l e s ( e . g . 7 , 8 ) . H o w e v e r , t h e s ee f f o r t s d o n o t a l l o w c h a n g e s t o d e s i r e d f o r m a t i o n a n d , a sy e t , l i t t l e w o r k h a s b e e n d o n e o n how t o c h o o s e f o r m a t i o n si n a d e c e n t r a l i z e d a n d a u t o n o m o u s f a s h i o n a s a r e a c t i o n t oc h a n g e s i n t h e e n v i r o n m e n t .To r e a l i z e t h e s e n s o r w e b c o n c e p t f o r E a r t h S c i e n c e , o u rf o c u s i s o n c o n t r o l l e d r e c o n f i g u r a t i o n o f s e n s o r a s s e t s u s i n gm o b i l e r o b o t i c p l a t f o r m s . T h i s d i f f e r s f r o m t h e c o n c e p t o fm o b i l i t y i n M o b i l e A d h o c N e t w o r k s (MANETs) i n t h a tc o n t r o l l e d m o b i l i t y p r o v i d e s t h e n e t w o r k t h e a b i l i t y t o moves e n s o r s i n t e n t i o n a l l y . T h e p r o b l e m t h o u g h i s t h a t t h em a n n e r i n w h i c h n e t w o r k s e n s o r s g a i n i n f o r m a t i o n a b o u to t h e r s e n s o r s i s i n h e r e n t l y l i m i t e d . C o m m u n i c a t i o n c h a n n e l sa r e t y p i c a l l y c o n s t r a i n e d a n d h a v e b a n d w i d t h a s w e l l a sr a n g e l i m i t a t i o n s . As s u c h , o u r m e t h o d i s b a s e d o n

r e p r e s e n t i n g o u r n e t w o r k t h o u g h t h e u s e o f g r a p h m o d e l s ,w h e r e a n e d g e b e t w e e n t w o n o d e s ( s e n s o r s ) e x i s t s o n l y i ft h e s e s e n s o r s c a n s h a r e i n f o r m a t i o n t h r o u g h l o c a li n t e r a c t i o n s . T h i s c o n s t r u c t , g i v e n a d e s i r e d s c i e n c ef o r m a t i o n , a l l o w s u s t o d e v e l o p d e c e n t r a l i z e d a l g o r i t h m s f o rr e a l i z i n g a d e s i r e d E a r t h s c i e n c e f o r m a t i o n , w h i l eg u a r a n t e e i n g t h a t t h e a g e n t s s t a y c o n n e c t e d , t h a t t h e y r e a c ht h e t a r g e t s c i e n c e f o r m a t i o n i n a s a f e m a n n e r , a n d t h a t t h e yd e t e r m i n e t h e i r i n d i v i d u a l l o c a t i o n s i n t h e n e t w o r k w i t h o u ta c c e s s t o g l o b a l i n f o r m a t i o n . T h i s d e c e n t r a l i z e dm e t h o d o l o g y r e p r e s e n t s t h e n o v e l n a t u r e o f o u r a p p r o a c h .

3 . SPIDERMOTE - ROBOTIC SENSOR NETWORK

F i g u r e 1 . S p i d e r M o t e c o n s t r u c t f o r i n c l u s i o n i n t h e r o b o t i cs e n s o r n e t w o r kWe d e f i n e a s e n s o r n o d e w i t h i n t h e n e t w o r k a s a n i n t e g r a t e ds e n s i n g p l a t f o r m t h a t c o m b i n e s c o m m u n i c a t i o n a n d s e n s i n gc a p a b i l i t y w i t h m o b i l i t y . T h e i n t e g r a t e d s e n s i n g p l a t f o r m ,w h i c h we r e f e r t o a s a s e n s o r a g e n t , a l l o w s f o r c o n t r o l l e d r e -p o s i t i o n i n g o f t h e s e n s o r d e v i c e s s u c h t h a t s c i e n c eo b s e r v a t i o n s a t d e s i r e d s p a t i a l a n d t e m p o r a l r e s o l u t i o n c a nb e a c h i e v e d . S p e c i f i c a t t r i b u t e s t h a t m u s t b e i n c l u d e d i n t h ea g e n t d e s i g n r e q u i r e t h e f o l l o w i n g :

* L i n e a r a n d r o t a t i o n a l v e l o c i t i e s o f t h e s e n s o r a g e n tm u s t b e c o n t r o l l a b l e .* E a c h s e n s o r a g e n t m u s t p o s s e s s a c o m m u n i c a t i o nc h a n n e l s uc h t h a t i t h a s t h e a b i l i t y t o r e c e i v e a n d

t r a n s m i t i n f o r m a t i o n t o o t h e r a g e n t s .* E a c h s e n s o r a g e n t m u s t p o s s e s s a s e n s i n g c h a n n e ls u c h t h a t i t h a s t h e a b i l i t y t o v e r i f y t h e p r e s e n c ea n d l o c a t i o n o f o t h e r s e n s o r n o d e s w i t h i n t h en e t w o r k .* E a c h s e n s o r a g e n t m u s t h a v e o n - b o a r d c o m p u t a t i o ns u c h t h a t i t c a n f u n c t i o n i n d e p e n d e n t l y a n d d o e sn o t r e q u i r e a c e n t r a l i z e d h o s t f o r d e c i s i o n - m a k i n g .

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T h i s g e n e r i c d e f i n i t i o n o f a n o d e a l l o w s u s t o d e f i n e t h es e n s o r w e b c o n c e p t w i t h o u t b e i n g l i m i t e d t o t h e u t i l i z a t i o no f s p e c i f i c r o b o t i c h a r d w a r e , c o m m u n i c a t i o n , o r s e n s i n gt e c h n o l o g y . F i g u r e 1 d e p i c t s o u r r e n d i t i o n o f a s e n s or a g e n tw i t h i n t h e r o b o t i c s e n s o r n e t w o r k t h a t q u a l i f i e s u n d e r t h i sd e f i n i t i o n .F o r s e n s o r s d e p l o y e d f o r E a r t h S c i e n c e a p p l i c a t i o n s , a k e yt e c h n i c a l d i f f i c u l t y i n i n s t i t u t i n g t h e s e n s o r web c o n c e p t i sc o m p e n s a t i n g f o r t h e n o n - g l o b a l c h a r a c t e r i s t i c o f t h en e t w o r k ( i . e . a d e c e n t r a l i z e d c o n f i g u r a t i o n o f s e n s o r s t h a tm u s t i n t e r f a c e i n d i v i d u a l l y t o a c h i e v e c o l l e c t i v e b e h a v i o r ) .As s u c h , we m o d e l o u r s e n s o r n e t w o r k u s i n g g r a p hf o r m a l i s m s [ 9 - 1 0 ] , w h i c h a l l o w s u s t o r e p r e s e n t t h er e l a t i o n s h i p o f t h e s e n s o r a g e n t s w i t h i n t h e n e t w o r k . T h eg r a p h s a r e u s e d t o m o d e l l o c a l i n t e r a c t i o n s b e t w e e n s e n s o r sw i t h i n a p l a n a r n e t w o r k , w h e n i n d i v i d u a l s e n s o r a g e n t s a r ec o n s t r a i n e d b y l i m i t e d k n o w l e d g e o f o t h e r s e n s o r a g e n t s .We d e f i n e o u r n e t w o r k a s c o n s i s t i n g o f N a g e n t s , e a c h w i t hi d e n t i c a l d y n a m i c s a n d c a r r y i n g a p r e - a s s i g n e di d e n t i f i c a t i o n t a g n E t l , 2 , . . . , N ] s u c h t h a t :

( 5 )T h i s i m p l i e s t h a t a n a g e n t c a n a s s u m e a maximum d i s t a n c ev a l u e i f i t c a n c o m m u n i c a t e w i t h a n o t h e r a g e n t , b u t c a n o n l yd e t e r m i n e a b s o l u t e d i s t a n c e a n d o r i e n t a t i o n i f i t c a n s e n s et h e o t h e r a g e n t . U s i n g t h i s c o n s t r u c t , t w o a g e n t s c a n b er e p r e s e n t e d a s h a v i n g a f u l l y c o n n e c t e d r e l a t i o n s h i p w i t h i nt h e g r a p h w h e n 6 ' y a n d . Q c o

w h e r e x n J n d e f i n e s e a c h a g e n t ' s p o s i t i o n a n d O n d e f i n e st h e a b s o l u t e h e a d i n g , 6 n i s t h e d i s t a n c e b e t w e e n A g e n t n a n dA g e n t i , V 4 i s t h e a n g l e o f r o b o t A g e n t n t o A g e n t i , a n d f i i sn ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ nt h e r e l a t i v e a n g l e o f A g e n t n t o t h e h e a d i n g / i o f A g e n t i .As t h i s i s a d e c e n t r a l i z e d n e t w o r k o f s e n s o r s , e a c h a g e n t c a nc o m m u n i c a t e t o o t h e r a g e n t s t h r o u g h a c o m m u n i c a t i o nc h a n n e l , h a v i n g a l i m i t e d range o f f l . T h i s c o m m u n i c a t i o nc h a n n e l h a s a b i - d i r e c t i o n a l p r o p e r t y a n d i s d e s i g n a t e d asC 1 i . I n a d d i t i o n , e a c h a g e n t c a n sense a n o t h e r a g e n tt h r o u g h a s e n s i n g c h a n n e l , h a v i n g a l i m i t e d range o f y a n d ap e r c e p t i o n c one o f c e n t e r e d a r o u n d 0 . Th e s e n s i n gc h a n n e l S n , j b e t w e e n a g e n t s i s a d i r e c t e d c h a n n e l s i n c e ,d e p e n d i n g on t h e o r i e n t a t i o n o f t h e a g e n t s ' s e n s i n g cone,S n p i # S i n ' I n o t h e r w o r d s , a l t h o u g h a g e n t n may b e a b l et o sense a g e n t i , a g e n t i may n o t b e a b l e t o sense a g e n t n .U s i n g t h i s c o n s t r u c t , we c a n r e p r e s e n t t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n a g e n t s b y a g r a p h i n w h i c h t h e v e r t i c e s o f t h eg r a p h s r e p r e s e n t a g e n t s , a n d c o n n e c t e d e d g e s aree s t a b l i s h e d when a g e n t s are w i t h i n c o m m u n i c a t i o n ors e n s i n g range o f e a c h o t h e r ( F i g u r e 2 ) s u c h t h a t :

Cn p i=ni=in( 2 )

( 3 )( 4 )

_ _. -C n - iF i g u r e 2 . D e p i c t i o n o f two sensor a g e n t s a n d t h e i ra s s o c i a t e d c o n n e c t i o n g r a p h s

4 . RECONFIGURATION O F THE NETWORKT h e u t i l i z a t i o n o f a r o b o t i c sensor n e t w o r k p r o v i d e s t h es y s t e m t h e a b i l i t y t o p h y s i c a l l y c h a n g e sensor r e s o l u t i o na s s o c i a t e d w i t h a d e s i r e d n e t w o r k t o p o l o g y . T h i s d r i v i n gn e e d c a n b e as a r e s u l t o f c h a n g e s i n s c i e n c e d e m a n d , sensorf a i l u r e , a n d / o r c o m m u n i c a t i o n d r o p o u t . I n t h i s s e c t i o n , wed i s c u s s o ur m e t h o d o l o g y o f u s i n g d e c e n t r a l i z e d c o n t r o ls t r a t e g i e s b a s e d on l o c a l a g e n t c o m m u n i c a t i o n s c h e m e s t oa c h i e v e g l o b a l r e c o n f i g u r a t i o n o f t h e sensor n e t w o r knecessary t o c h a n g e n e t w o r k t o p o l o g y .We assume t h a t s p e c i f i c f o r m a t i o n s t h a t d e f i n e d e s i r e ds p a t i a l r e s o l u t i o n s are p r o v i d e d b y t h e s c i e n t i s t a f t e rd e p l o y m e n t o f t h e n e t w o r k i n t h e f i e l d . T h i s n e t w o r kc o n f i g u r a t i o n i s c l a s s i f i e d as t h e d e s i r e d s c i e n c e f o r m a t i o n ,

3

( 1 )g e n t n : { X n n y n q }

X -X= t a - ( n in - x i

O n = 4 ' n - O n S o t h a t i p n = Q ' + O

- k h . ,WrIq P-0

n-i > 6 n 1 7s ' < Y-i > 6 n

I N W " q


4/6

w h i c h t h e c u r r e n t n e t w o r k c o n f i g u r a t i o n m u s t b er e c o n f i g u r e d t o i n o r d e r t o a l i g n w i t h s c i e n c e d e m a n d s . Wes o l v e t h e r e c o n f i g u r a t i o n p r o b l e m b y u s i n g a l i m i t e dc o n s e n su s a l g or i t h m [ 9 ] ( F i g u r e 3 ) t h a t c a p i t a l i z e s o n t h ek n o w l e d g e a v a i l a b l e f r o m b o t h t h e c o m m u n i c a t i o n a n ds e n s i n g c h a n n n c k l s . o lroct y, ~ ~ ~ ~P e r e i eV e 4 i n o t l i e rl Y I t o t o t t o a_ t r _ _ n s _ l _ _ _ _ a t i o _ n a l_ r S ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ e l o c i t v

F i g u r e 3 . L o g i c f l o w f o r l i m i t e d c o n s e n s u s c o n t r o la l g o r i t h mI n t h i s c o o r d i n a t i o n s c h e m e , e a c h s e n s o r a g e n t n t r i e s t om a i n t a i n a d e s i r e d d i s t a n c e b e t w e e n o t h e r s en so r a g e n t sp r e s e n t w i t h i n t h e n e t w o r k . A n e t w o r k f o r m a t i o n e r r o r w i t hr e s p e c t t o t h e d e s i r e d s c i e n c e f o r m a t i o n u n d e r c o n s i d e r a t i o ni s t h e r e f o r e d e f i n e d a s :

V n E { 1 , N } :V i E n + 1 , N } :

i f S n i v S i n T o t a l E r r o r + = | i - ae l s e i f C n i T o t a l _ E r r o r + = - a

w h e r e a d e s i g n a t e s t h e d e s i r e d s p a t i a l r e s o l u t i o n b e t w e e ns e n s o r s , N i s t h e n u m b e r o f s e n s o r a g e n t s w i t h i n t h en e t w o r k , a n d T o t a l E r r o r i s t h e a c c u m u l a t i o n o f d i s t a n c ee r r o r s d e r i v e d f r o m a s s u m e d k n o w l e d g e b a s e d o n t h ec o m m u n i c a t i o n c h a n n e l a n d s e n s e d k n o w l e d g e b a s e d o n t h es e n s i n g c h a n n e l . T h e g o a l o f t h e r e c o n f i g u r a t i o n c o n t r o lp r o b l e m i s t h e r e f o r e t o c h a n g e n e t w o r k t o p o l o g y b ym i n i m i z i n g t h e n e t w o r k f o r m a t i o n e r r o r . T o a l l o w e a c hs e n s o r a g e n t t o a d j u s t t h e n e t w o r k t o p o l o g y , d e c e n t r a l i z e dc o n t r o l l a w s a r e u s e d t o c o n t r o l t h e d i s t a n c e b e t w e e n r o b o t si n t h e n e t w o r k . E a c h s e n s o r a g e n t h a s a c o n t r o l l a b l et r a n s l a t i o n a l a n d r o t a t i o n a l v e l o c i t y , d e n o t e d a s v i a n d a w ir e s p e c t i v e l y . T h e g o a l o f t h e c o n t r o l l a w i t t o a l l o w t h es e n s o r a g e n t s t o a c h i e v e a d e s i r e d s p a t i a l d i s t a n c e s , s u c ht h a t :

4

J v ' s i g n ( 6 1 - a ) i f Q J i < d a n d 8 . al o t h e r w i s e

O s i g n ( / n ) i f n i < 0{ C ( o t h e r w i s e

w h e r e v o , C o a r e c o n s t a n t s . I n t h i s d e c e n t r a l i z e d m e t h o d , i fn o a g e n t i s p e r c e i v e d , t h e a g e n t s t o p s a n d r o t a t e s u n t i l i ts e e s a n o t h e r a g e n t ( s ) i n t h e f i e l d . A t t h a t p o i n t , t r a n s l a t i o n a lv e l o c i t y a c h i e v e s a n o n z e r o v a l u e , a n d t h e a g e n t m o v e st o w a r d t h e p e r c e i v e d a g e n t ( s ) u n t i l t h e d e s i r e d s p a t i a ld i s t a n c e i s a c h i e v e d .T h i s p r o p o s e d c o n t r o l s t r a t e g y e n a b l e s a d e s i r e d s c i e n c ef o r m a t i o n t o b e a c h i e v e d w i t h t h e u s e o f m o b i l e r o b o t i cp l a t f o r m s . U s i n g t h i s a p p r o a c h , t h e n e t w o r k i sa u t o n o m o u s l y r e c o n f i g u r e d f r o m a n y s t a r t i n g c o n f i g u r a t i o nt o a d e s i r e d n e t w o r k f o r m a t i o n b y e x e c u t i n g t h e t r a j e c t o r i e sc a l c u l a t e d .

5 . EXPERIMENTAL RESULTSF o r a s s e s s m e n t o f t h e m e t h o d o l o g y , we i m p l e m e n t o u rs t r a t e g y o n t h e S p i d e r M o t e p l a t f o r m , w h i c h c o n s i s t s o f am e c h a n i c a l b o d y f r a m e , h i g h t o r q u e s e r v o s , v i s i o n s e n s o r ,c o m m u n i c a t i o n m o d u l e , a n d a c o n t r o l l e r . T h e s k e l e t a l b o d yo f t h e p l a t f o r m i s e q u i p p e d w i t h s i x l e g s a n d h a s d i m e n s i o n so f [ 7 . 5 x 2 6 . 5 x 2 4 ] c m . Movement o f e a c h u n i t i sa c c o m p l i s h e d u s i n g t h r e e H I - T e c HS-645MG h i g h t o r q u es e r v o s t o c o n t r o l movement o f t h r e e s e t s o f l e g s . One s e r v oi s u s e d t o c o n t r o l a s e t o f l e f t l e g s ( f r o n t a n d b ac k) w h i l e t h eo t h e r c o n t r o l s a s e t o f r i g h t l e g s ( f r o n t a n d b a c k ) . T h e t h i r ds e r v o i s u s e d t o c o n t r o l a c e n t e r s e t o f l e g s ( l e f t a n d r i g h t ) .When o r i e n t e d c o r r e c t l y , t h i s c e n t e r s e t a l l o w s a v e r t i c a l t i l to f t h e u n i t f r o m o n e s i d e t o t h e o t h e r . E a c h s e r v o i s o r i e n t e di n - b e t w e e n i t s r e s p e c t i v e s e t o f l e g s , s u c h t h a t e a c h s e t i sc o u p l e d u s i n g a p u s h - p u l l s c h e m e . T h u s , a s a s e r v o p u s h e so n e l e g , i t s i m u l t a n e o u s l y p u l l s t h e o t h e r i n t h e s a m ed i r e c t i o n . T h e CM UCam2 v i s i o n s e n s o r , w i t h m u l t i p l e p o r t sf o r s e r v o c o n t r o l , p r o v i d e t h e p r i m a r y s e n s o r d a t a . F i n a l l y ,a R i d g e S o f t I n t e l l i b r a i n T m r o b o t i c s c o n t r o l l e r i s u s e d t oi m p l e m e n t t h e a l g o r i t h m a n d p r o v i d e t h e c o n t r o l s i g n a l s f o rc o m m a n d i n g r o b o t m o v e m e n t .C o m m u n i c a t i o n C h a n n e lT h e w i r e l e s s c o n t r o l m o d u l e i s c a p a b l e o f t r a n s m i t t i n g a n dr e c e i v i n g a s i n g l e 1 0 b y t e m e s s a g e a t a n y g i v e n t i m e a t ar a n g e o f u p t o 1 5 0 m e t e r s . T h e r e a r e t w o t y p e s o f m e s s a g e s :r e q u e s t s a n d r e s p o n s e s . B e c a u s e m e s s a g e s c o u l d p o t e n t i a l l yb e l o s t , r e q u e s t s a r e r e a t t e m p t e d a f t e r a t i m e o u t p e r i o d u n t i lt h e a p p r o p r i a t e r e s p o n s e i s r e c e i v e d .


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S e n s i n g C h a n n e lT h e s e n s i n g c h a n n e l c o n s i s t s o f v i s u a l d a t a r e t r i e v e d f r o mt h e C M U C a m 2 c a m e r a m o u n t e d o n a 1 5 c m b o o m . A l s o ,e a c h r ob o t i s e q u ip pe d w i t h a c o l o r - c o d e d t e t r a h e d r a l c o v e r ,w h i c h i s m o u n t e d b e l o w t h e c a m e r a i n o r d e r t o p r o v i d e e a c hs e ns o r a g e n t w i t h a u n i q u e i d e n t i f i c a t i o n t a g ( F i g u r e 4 ) . T h i sa l l o w s t h e r o b o t s t o i d e n t i f y e a c h o t h e r , a n d t o d e t e r m i n e t h er e l a t i v e p o s i t i o n o f o t h e r r o b o t s t h a t a r e i n c a m e r a v i e w . T h ea s s o c i a t e d p e r c e p t i o n c o n e e 9 i s a p p r o x i m a t e l y 7 t / 7 r a d i a n sc e n t e r e d a r o u n d ) .

F i g u r e 4 . U n i q u e l y t a g g e d S p i d e r M o t e s e n s o r a g e n tT o v a l i d a t e o u r a p p r o a c h , a r a n g e o f e x p e r i m e n t a l r u n s w e r ei m p l e m e n t e d i n v a r i o u s t e r r a i n e n v i r o n m e n t s a s d e p i c t e d i nF i g u r e 5 . R u n s c o n s i s t e d o f s t a r t i n g t h e a g e n t s a t r a n d o mi n i t i a l p o s i t i o n s a n d o r i e n t a t i o n s , a n d c o m m a n d i n g t h e m t oa c h i e v e a f o r m a t i o n h a v i n g d i s c r e t e s e p a r a t i o n d i s t a n c e s .T h e maximum i n i t i a l s e p a r a t i o n v a l u e b e t w e e n r o b o t s w a sa p p r o x i m a t e l y 5 m e t e r s . C o r r e s p o n d i n g f i n a l s e p a r a t i o nd i s t a n c e s r a n g e d t o a p p r o x i m a t e l y 1 . 5 m e t e r s . A v e r a g ee x e cu t i o n t i me w a s 2 - 3 m i n u t e s t o a c h i e v e t h e d e s i r e ds c i e n c e f o r m a t i o n . I n t h e s e e x p e r i m e n t a l c a s e s , t h e r o b o t sw e r e a b l e t o c o n v e r g e t o a f i n a l c o n f i g u r a t i o n w i t h a na c c u r a c y o f + 0 . 3 m e t e r s w i t h r e s p e c t t o t h e d e s i r e ds e p a r a t i o n d i s t a n c e .

F i g u r e 5 . S n a p s h o t o f e x p e r i m e n t a l r u n s e g m e n t

6 . CONCLUSIONSI n t h i s p a p e r , we d i s c u s s r e a l i z a t i o n o f t h e s e n s o r webc o n c e p t f o r E a r t h S c i e n c e u s i n g m o b i l e r o b o t i c p l a t f o r m s .By r e p r e s e n t i n g o u r n e t w o r k t h o u g h t h e u s e o f g ra p hm o d e l s , w h e r e a n e d g e b e t w e e n t w o s e n s o r s e x i s t s o n l y i ft h e s e s e n s o r s c a n s h a r e i n f o r m a t i o n t h r o u g h l o c a li n t e r a c t i o n s , we c a n d e v e l o p d e c e n t r a l i z e d c o n t r o la l g o r i t h m s f o r r e a l i z i n g a d e s i r e d E a r t h s c i e n c e f o r m a t i o n .T h e m o t i v a t i o n i s t o p r o v i d e a m e a n s f o r s e n s o r a g en t s t oa c h i e v e d i s t a n c e s a s s o c i a t e d w i t h t h e t a r g e t s c i e n c ef o r m a t i o n i n a r o b u s t m a n n e r w i t h o u t a c c e s s t o g l o b a li n f o r m a t i o n . We h a v e i n t e g r a t e d o u r m e t h o d o l o g y w i t h t h eS p i d e r M o t e s y s t e m , w h i c h a c t s a s o u r s e n s o r a g e n t w i t h i nt h e r o b o t i c s e n s o r n e t w o r k . F u t u r e w o r k w i l l i n v o l v ef u r t h e r d e p l o y m e n t o f t h e a g e n t s i n h a z a r d o u s t e r r a i ne n v i r o n m e n t s .

ACKNOWLEDGEMENTST h i s w o r k w a s p e r f o r m e d a t t h e G e o r g i a I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y a n d s u p p o r t e d u n d e r a g ra nt f r o m t h e N a t i o n a lA e r o n a u t i c s a n d S p a c e A d m i n i s t r a t i o n , E a r t h S c i e n c eT e c h n o l o g y O f f i c e , AIST P r o g r a m .

REFERENCES1 . NSF R e p o r t : " N a t i o n a l W o r k s h o p o n F u t u r e S e n s i n gS y s t e m s - L i v i n g , N o n l i v i n g , a n d E n e r g y S y s t e m s , "L a k e T a h o e , NV, A u g u s t 2 0 0 2 .2 . K . D a n t u , e t . a l , " R o b o m o t e : E n a b l i n g M o b i l i t y i nS e n s o r N e t w o r k s " , 4 t h I n t . S y m p . o n I n f o r m a t i o nP r o c e s s i n g i n S e n s o r N e t w o r k s , p p . 4 0 4 - 4 0 9 , 2 0 0 5 .3 . J . F r i e d m a n , e t . a l . , "RAGOBOT: A New H a r d w a r eP l a t f o r m f o r R e s e a r c h i n W i r e l e s s M o b i l e N e t w o r k s , "4 t h I n t . C o n f . o n I n f o r ma t i o n P r o c e s s i n g i n S e n s o rN e t w o r k s , 2 0 0 5 .4 . R . W . B e a r d , J . L a w t o n , F . Y . H a d a e g h , "A C o o r d i n a t i o nA r c h i t e c t u r e f o r S p a c e c r a f t F o r m a t i o n C o n t r o l , " IEEET r a n . o n C o n t r o l S ys t e m s T e ch n o l o g y, V o l . 9 , p p . 7 7 7 -7 9 0 , 2 0 0 1 .5 . P . O g r e n , E . F i o r e l l i , a n d N . E . L e o n a r d , " F o r m a t i o n sW i t h a M i s s i o n : S t a b l e C o o r d i n a t i o n o f V e h i c l e G r o u pM a n e u v e r s , " P r o c . 1 5 t h I n t . S y m p . o n M a t h e m a t i c a lT h e o r y o f N e t w o r k s a n d S y s t e m s , 2 0 0 2 .6 . D . E s t r i n , R . G o v i n d a n , J . S . H e i d e m a n n , a n d S . K u m a r ," N e x t C e n t u r y C h a l l e n g e s : S c a l a b l e C o o r d i n a t i o n i nS e n s o r N e t w o r k s " , M o b i l e C o m p u t i n g a n d N e t w o r k i n g ,p p . 2 6 3 2 7 0 , 1 9 9 9 .

7 . J . R . L a w t o n , e t . a l . , "A D e c e n t r a l i z e d A p p r o a c h t oE l e m e n t a r y F o r m a t i o n M a n e u v e r s , " P r o c . IEEE I n t .C o n f . o n R o b o t i c s a n d A u t o m a t i o n , V o l . 3 , p p . 2 7 2 8 -2 7 3 3 , 2 0 0 0 .8 . R . O l f a t i - S a b e r a n d R . M u r r a y , " D i s t r i b u t e dC o o p e r a t i v e C o n t r o l o f M u l t i p l e V e h i c l e F o r m a t i o n su s i n g S t r u c t u r a l P o t e n t i a l F u n c t i o n s , " 1 5 t h IFAC W o r l dC o n g r e s s , B a r c e l o n a , 2 0 0 2 .9 . B . S m i t h , J . McNew, M. E g e r s t e d t , E . K l a v i n s , A .H o w a r d , " E m b e d d e d G r a p h G r a m m e r s ( E G G s ) f o r5


6/6

M u l t i - R o b o t C o o r d i n a t i o n , " s u b m i t t e d t o IEEE I n t .C o n f e r e n c e o n R o b o t i c s a n d A u t o m a t i o n , A p r i l 2 0 0 7 .1 0 . A . Muh ammad a n d M . E g e r s t e d t , " C o n n e c t i v i t y G r a p h sa s M o d e l s o f L o ca l I n t e r a c t i o n s , " J o u r n a l o f A p p l i e dM a t h e m a t i c s a n d C o m p u t a t i o n , V o l . 1 6 8 , N o . 1 , p p .2 4 3 - 2 6 9 , S e p t . 2 0 0 5 .

BIOGRAPHYA y a n n a Howard i s a n A s s o c i a t e P r o f e s s o r a t t h e G e o r g i aI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y . H e r a r e a o fr e s e a r c h i s c e n t e r e d a r o u n d t h ec o n c e p t o f h u m a n i z e d i n t e l l i g e n c e , t h ep r o c e s s o f e m b e d d i n g h u m a nc o g n i t i v e c a p a b i l i t y i n t o t h e c o n t r o lp a t h o f a u t o n o m o u s s y s t e m s . T h i sw o r k , w h i c h a d d r e s s e s i s s u e s o fautonomous c o n t r o l as w e l l a sa s p e c t s o f i n t e r a c t i o n w i t h h u m a n sa n d t h e s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n t , h a sr e s u l t e d i n o v e r 6 0 w r i t t e n w o r k s i n a n u m b e r o f p r o j e c t s -

f r o m a u t o n o m o u s r ov e r n a v i g a t i o n f o r p l a n e t a r y s u r f a c ee x p l o r a t i o n t o i n t e l l i g e n t t e r r a i n a s s e s s m e n t a l g o r i t h m s f o rl a n d i n g o n M a r s . T o d a t e , h e r u n i q u e a c c o m p l i s h m e n t s h a v eb e e n d o c u m e n t e d i n o v e r 1 2 f e a t u r e d a r t i c l e s - i n c l u d i n gb e i n g n a m e d a s o n e o f t h e w o r l d ' s t o p y o u n g i n n o v a t o r s o f2 0 0 3 b y t h e p r e s t i g i o u s M IT T e c h n o l o g y R e v i e w j o u r n a la n d i n TIME m a g a z i n e ' s " R i s e o f t h e M a c h i n e s " a r t i c l e i n2 0 0 4 . D r . Howard r e c e i v e d t h e IEEE E a r l y C a r e e r Awardi n R o b o t i c s a n d A u t o m a t i o n i n 2 0 0 5 a n d i s a S e n i o rMember o f I E E E .

Magnus E g e r s t e d t w a s b o r n i n S t o c k h o l m , S w e d e n . Her e c e i v e d t h e B . A . d e g r e e i np h i l o s o p h y f r o m S t o c k h o l mU n i v e r s i t y i n 1 9 9 6 , a n d t h e M S.d e g r e e i n e n g i n e e r i n g p h y s i c sa n d t h e P h . D . d e g r e e i n a p p l i e dm a t h e m a t i c s , b o t h f r o m t h e R o y a lI n s t i t u t e O f T e c h n o l o g y ,S t o c k h o l m , i n 1 9 9 6 a n d 2 0 0 0 ,r e s p e c t i v e l y . He s p e n t 2 0 0 0 - 2 0 0 1

a s a P o s t d o c t o r a l F e l l o w w i t h t h e D i v i s i o n o fE n g i n e e r i n g a n d A p p l i e d S c i e n c e , H a r v a r d U n i v e r s i t y ,C a m b r i d g e , M A . I n 1 9 9 8 , h e w a s a V i s i t i n g S c h o l a r a t t h eR o b o t i c s L a b o r a t o r y a t t h e U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a ,B e r k e l e y . He i s c u r r e n t l y a n A s s o c i a t e P r o f e s s o r w i t h t h eS c h o o l o f E l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r E n g i n e e r i n g , t h eG e o r g i a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , A t l a n t a . H i s r e se a r c hi n t e r e s t s i n c l u d e o p t i m a l c o n t r o l a s w e l l a s m o d e l i n g a n da n a l y s i s o f h y b r i d a n d d i s c r e t e - e v e n t s y s t e m s , w i t h e m p h a s i so n m o t i o n p l a n n i n g a n d c o n t r o l o f ( t e a m s o f i m o b i l e r o b o t s .He h a s a u t h o r e d o v e r 1 0 0 a r t i c l e s i n t h e a r e a s o f r o b o t i c sa n d c o n t r o l s . D r . E g e r s t e d t r e c e i v e d t h e CAREER Awardf r o m t h e N a t i o n a l S ci e n c e F o u n d a t i o n i n 2 0 0 3 a n d i s aS e n i o r Member o f I E E E .

B r i a n S . S m i t h g r e w u p i n s o u t h e r n G e o r g i a , g r a d u a t e dv a l e d i c t o r i a n f r o m F l i n t R i v e rA c a d e m y , a n d w e n t on t o e a r n h i sBS i n C o m p u t e r E n g i n e e r i n g f r o mt h e G e o r g i a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g yi n 2 0 0 4 . D u r i n g h i s u n d e r g r a d u a t ec a r e e r , B r i a n a s s i s t e d t e a c h i n go b j e c t - o r i e n t e d p r o g r a m m i n g a n d ad i g i t a l d e s i g n l a b o r a t o r y course.He a l s o a s s i s t e d D r . A l a n D o o l i t t l ef o r t h r e e y e a r s a t t h e A d v a n c e dS e m i c o n d uc t o r R e s e a r c h F a c i l i t y a t G e o r g i a T e c h , a n da s s i s t e d D r . S u n g - K y u L i m f o r a y e a r i n CA D r e s e a r c h a tt h e GTCAD l a b o r a t o r y , e a r n i n g a P r e s i d e n t ' s

U n d e r g r a d u a t e R e s e a r c h Award f o r r e s e a r c h i n CA D V L S Ia p p l i c a t i o n s i n 2 0 0 4 . B r i a n b e g a n h i s g r a d u a t e w o r k i n2 0 0 5 , f o c u s i n g o n m u l t i - a g e n t c o n t r o l w i t h r o b o t i c sa p p l i c a t i o n s . He i s c u r r e n t l y b u i l d i n g a m u l t i - r o b o tn e t w o r k , w h i l e a l s o d e v e l o p i n g d e c e n t r a l i z e d c o n t r o la l g o r i t h m s f o r s u c h n e t w o r k s . H i s a d v i s o r s a r e D r . A y a n n aHoward a t t h e H u m a n - A u t o m a t i o n S y s t e m s (HUMANS)L a b , a n d D r . M a g n u s E g e r s t e d t a t t h e GRITS L a b .

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Seismic Ieee

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