Synchronized Infrastructure for RGB-D Sensor Networks

Abstract

Moderne Sensornetzwerke bestehen aus mehreren Sensoren, die innerhalb einer Deadline ihre gemessenen Werte an eine verarbeitende Instanz senden sollen. Die Sensoren selbst sind da meistens simpel und geben keine Echtzeit-Versprechungen. Zusätzlich ist eine Synchronisation innerhalb des Netzwerks nicht gegeben, welche es ermöglicht von allen Sensoren gleichzeitig Messwerte zu erhalten. Aus diesem Grund entstehen Synchronisationsprobleme wie sie in Petersen’s Arbeit beschrieben sind [1]. Für die Microsoft Kinect, die in Petersen’s Versuchaufbau verwendet wird, wurde mit OmniKinect [2] bereits ein Lösungsansatz für das Problem vorgestellt. Allerdings wird durch die Skalierung über Universal Serial Bus (USB) Controller Chips die Bandbreite des south-bridge Controllers von dem Mainboard zum Flaschenhals. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das Synchronisationsproblem aus Petersen’s Arbeit zu analysieren und eine Lösung vorzuschlagen1. Dafür wird ein Sensornetzwerk mit drei Microsoft Kinects aufgebaut. Hierbei wird eine Echtzeitplattform vor jede Kinect geschaltet, welche deren Daten über ein Ethernet Netzwerk an eine verarbeitende Instanz senden. Dieser Aufbau dient als Basis für die Messungen, mit denen die vorgeschlagene Infrastruktur bewertet wird.

Modern sensor networks consist of multiple sensors, which have to deliver their data within a given deadline to a processing instance. The sensors themselves ar mostly simple and cannot ful ll real-time requirements. A synchronization within the network, which allows to obtain data synchronously from the sensors, is not given as well. This is the reason why Petersen observed the synchronization problems in his work [1]. In his test setup he uses the Microsoft Kinect. OmniKinect already proposed a solution for synchronization with this sensor [2]. But since their solution scales with Universal Serial Bus (USB) controller chips, the bandwidth of the mainboard’s south-bridge controller acts as a bottleneck. The goal of this bachelor thesis is to analyze the synchronization problems of Petersen’s work and propose a solution for it2. For the analysis, a sensor network containing three Microsoft Kinects is used. Each Kinect is connected to a real-time plattform, which sends their data over an Ethernet network to a processing instance. The mesaurements to evaluate the proposed infrastructure are based on the described testbed. 2The