901 resultados para sensor location problem


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MSC 2010: 05C50, 15A03, 15A06, 65K05, 90C08, 90C35

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Hub location problem is an NP-hard problem that frequently arises in the design of transportation and distribution systems, postal delivery networks, and airline passenger flow. This work focuses on the Single Allocation Hub Location Problem (SAHLP). Genetic Algorithms (GAs) for the capacitated and uncapacitated variants of the SAHLP based on new chromosome representations and crossover operators are explored. The GAs is tested on two well-known sets of real-world problems with up to 200 nodes. The obtained results are very promising. For most of the test problems the GA obtains improved or best-known solutions and the computational time remains low. The proposed GAs can easily be extended to other variants of location problems arising in network design planning in transportation systems.

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Hub Location Problems play vital economic roles in transportation and telecommunication networks where goods or people must be efficiently transferred from an origin to a destination point whilst direct origin-destination links are impractical. This work investigates the single allocation hub location problem, and proposes a genetic algorithm (GA) approach for it. The effectiveness of using a single-objective criterion measure for the problem is first explored. Next, a multi-objective GA employing various fitness evaluation strategies such as Pareto ranking, sum of ranks, and weighted sum strategies is presented. The effectiveness of the multi-objective GA is shown by comparison with an Integer Programming strategy, the only other multi-objective approach found in the literature for this problem. Lastly, two new crossover operators are proposed and an empirical study is done using small to large problem instances of the Civil Aeronautics Board (CAB) and Australian Post (AP) data sets.

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This paper proposes a cluster partitioning technique to calculate improved upper bounds to the optimal solution of maximal covering location problems. Given a covering distance, a graph is built considering as vertices the potential facility locations, and with an edge connecting each pair of facilities that attend a same client. Coupling constraints, corresponding to some edges of this graph, are identified and relaxed in the Lagrangean way, resulting in disconnected subgraphs representing smaller subproblems that are computationally easier to solve by exact methods. The proposed technique is compared to the classical approach, using real data and instances from the available literature. © 2010 Edson Luiz França Senne et al.

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In this article, the results achieved by applying an electromagnetism (EM) inspired metaheuristic to the uncapacitated multiple allocation hub location problem (UMAHLP) are discussed. An appropriate objective function which natively conform with the problem, 1-swap local search and scaling technique conduce to good overall performance.Computational tests demonstrate the reliability of this method, since the EM-inspired metaheuristic reaches all optimal/best known solutions for UMAHLP, except one, in a reasonable time.

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In this paper a Variable Neighborhood Search (VNS) algorithm for solving the Capacitated Single Allocation Hub Location Problem (CSAHLP) is presented. CSAHLP consists of two subproblems; the first is choosing a set of hubs from all nodes in a network, while the other comprises finding the optimal allocation of non-hubs to hubs when a set of hubs is already known. The VNS algorithm was used for the first subproblem, while the CPLEX solver was used for the second. Computational results demonstrate that the proposed algorithm has reached optimal solutions on all 20 test instances for which optimal solutions are known, and this in short computational time.

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In many multi-camera vision systems the effect of camera locations on the task-specific quality of service is ignored. Researchers in Computational Geometry have proposed elegant solutions for some sensor location problem classes. Unfortunately, these solutions utilize unrealistic assumptions about the cameras' capabilities that make these algorithms unsuitable for many real-world computer vision applications: unlimited field of view, infinite depth of field, and/or infinite servo precision and speed. In this paper, the general camera placement problem is first defined with assumptions that are more consistent with the capabilities of real-world cameras. The region to be observed by cameras may be volumetric, static or dynamic, and may include holes that are caused, for instance, by columns or furniture in a room that can occlude potential camera views. A subclass of this general problem can be formulated in terms of planar regions that are typical of building floorplans. Given a floorplan to be observed, the problem is then to efficiently compute a camera layout such that certain task-specific constraints are met. A solution to this problem is obtained via binary optimization over a discrete problem space. In preliminary experiments the performance of the resulting system is demonstrated with different real floorplans.

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In many multi-camera vision systems the effect of camera locations on the task-specific quality of service is ignored. Researchers in Computational Geometry have proposed elegant solutions for some sensor location problem classes. Unfortunately, these solutions utilize unrealistic assumptions about the cameras' capabilities that make these algorithms unsuitable for many real-world computer vision applications: unlimited field of view, infinite depth of field, and/or infinite servo precision and speed. In this paper, the general camera placement problem is first defined with assumptions that are more consistent with the capabilities of real-world cameras. The region to be observed by cameras may be volumetric, static or dynamic, and may include holes that are caused, for instance, by columns or furniture in a room that can occlude potential camera views. A subclass of this general problem can be formulated in terms of planar regions that are typical of building floorplans. Given a floorplan to be observed, the problem is then to efficiently compute a camera layout such that certain task-specific constraints are met. A solution to this problem is obtained via binary optimization over a discrete problem space. In experiments the performance of the resulting system is demonstrated with different real floorplans.

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Le problème de localisation-routage avec capacités (PLRC) apparaît comme un problème clé dans la conception de réseaux de distribution de marchandises. Il généralisele problème de localisation avec capacités (PLC) ainsi que le problème de tournées de véhicules à multiples dépôts (PTVMD), le premier en ajoutant des décisions liées au routage et le deuxième en ajoutant des décisions liées à la localisation des dépôts. Dans cette thèse on dévelope des outils pour résoudre le PLRC à l’aide de la programmation mathématique. Dans le chapitre 3, on introduit trois nouveaux modèles pour le PLRC basés sur des flots de véhicules et des flots de commodités, et on montre comment ceux-ci dominent, en termes de la qualité de la borne inférieure, la formulation originale à deux indices [19]. Des nouvelles inégalités valides ont été dévelopées et ajoutées aux modèles, de même que des inégalités connues. De nouveaux algorithmes de séparation ont aussi été dévelopés qui dans la plupart de cas généralisent ceux trouvés dans la litterature. Les résultats numériques montrent que ces modèles de flot sont en fait utiles pour résoudre des instances de petite à moyenne taille. Dans le chapitre 4, on présente une nouvelle méthode de génération de colonnes basée sur une formulation de partition d’ensemble. Le sous-problème consiste en un problème de plus court chemin avec capacités (PCCC). En particulier, on utilise une relaxation de ce problème dans laquelle il est possible de produire des routes avec des cycles de longueur trois ou plus. Ceci est complété par des nouvelles coupes qui permettent de réduire encore davantage le saut d’intégralité en même temps que de défavoriser l’apparition de cycles dans les routes. Ces résultats suggèrent que cette méthode fournit la meilleure méthode exacte pour le PLRC. Dans le chapitre 5, on introduit une nouvelle méthode heuristique pour le PLRC. Premièrement, on démarre une méthode randomisée de type GRASP pour trouver un premier ensemble de solutions de bonne qualité. Les solutions de cet ensemble sont alors combinées de façon à les améliorer. Finalement, on démarre une méthode de type détruir et réparer basée sur la résolution d’un nouveau modèle de localisation et réaffectation qui généralise le problème de réaffectaction [48].

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The Capacitated Location-Routing Problem (CLRP) is a NP-hard problem since it generalizes two well known NP-hard problems: the Capacitated Facility Location Problem (CFLP) and the Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP). The Multi-Depot Vehicle Routing Problem (MDVRP) is known to be a NP-hard since it is a generalization of the well known Vehicle Routing Problem (VRP), arising with one depot. This thesis addresses heuristics algorithms based on the well-know granular search idea introduced by Toth and Vigo (2003) to solve the CLRP and the MDVRP. Extensive computational experiments on benchmark instances for both problems have been performed to determine the effectiveness of the proposed algorithms. This work is organized as follows: Chapter 1 describes a detailed overview and a methodological review of the literature for the the Capacitated Location-Routing Problem (CLRP) and the Multi-Depot Vehicle Routing Problem (MDVRP). Chapter 2 describes a two-phase hybrid heuristic algorithm to solve the CLRP. Chapter 3 shows a computational comparison of heuristic algorithms for the CLRP. Chapter 4 presents a hybrid granular tabu search approach for solving the MDVRP.

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The sensor scheduling problem can be formulated as a controlled hidden Markov model and this paper solves the problem when the state, observation and action spaces are continuous. This general case is important as it is the natural framework for many applications. The aim is to minimise the variance of the estimation error of the hidden state w.r.t. the action sequence. We present a novel simulation-based method that uses a stochastic gradient algorithm to find optimal actions. © 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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We show that the sensor localization problem can be cast as a static parameter estimation problem for Hidden Markov Models and we develop fully decentralized versions of the Recursive Maximum Likelihood and the Expectation-Maximization algorithms to localize the network. For linear Gaussian models, our algorithms can be implemented exactly using a distributed version of the Kalman filter and a message passing algorithm to propagate the derivatives of the likelihood. In the non-linear case, a solution based on local linearization in the spirit of the Extended Kalman Filter is proposed. In numerical examples we show that the developed algorithms are able to learn the localization parameters well.

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The characterization of thermocouple sensors for temperature measurement in variable flow environments is a challenging problem. In this paper, novel difference equation-based algorithms are presented that allow in situ characterization of temperature measurement probes consisting of two-thermocouple sensors with differing time constants. Linear and non-linear least squares formulations of the characterization problem are introduced and compared in terms of their computational complexity, robustness to noise and statistical properties. With the aid of this analysis, least squares optimization procedures that yield unbiased estimates are identified. The main contribution of the paper is the development of a linear two-parameter generalized total least squares formulation of the sensor characterization problem. Monte-Carlo simulation results are used to support the analysis.

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Les décisions de localisation sont souvent soumises à des aspects dynamiques comme des changements dans la demande des clients. Pour y répondre, la solution consiste à considérer une flexibilité accrue concernant l’emplacement et la capacité des installations. Même lorsque la demande est prévisible, trouver le planning optimal pour le déploiement et l'ajustement dynamique des capacités reste un défi. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur des problèmes de localisation avec périodes multiples, et permettant l'ajustement dynamique des capacités, en particulier ceux avec des structures de coûts complexes. Nous étudions ces problèmes sous différents points de vue de recherche opérationnelle, en présentant et en comparant plusieurs modèles de programmation linéaire en nombres entiers (PLNE), l'évaluation de leur utilisation dans la pratique et en développant des algorithmes de résolution efficaces. Cette thèse est divisée en quatre parties. Tout d’abord, nous présentons le contexte industriel à l’origine de nos travaux: une compagnie forestière qui a besoin de localiser des campements pour accueillir les travailleurs forestiers. Nous présentons un modèle PLNE permettant la construction de nouveaux campements, l’extension, le déplacement et la fermeture temporaire partielle des campements existants. Ce modèle utilise des contraintes de capacité particulières, ainsi qu’une structure de coût à économie d’échelle sur plusieurs niveaux. L'utilité du modèle est évaluée par deux études de cas. La deuxième partie introduit le problème dynamique de localisation avec des capacités modulaires généralisées. Le modèle généralise plusieurs problèmes dynamiques de localisation et fournit de meilleures bornes de la relaxation linéaire que leurs formulations spécialisées. Le modèle peut résoudre des problèmes de localisation où les coûts pour les changements de capacité sont définis pour toutes les paires de niveaux de capacité, comme c'est le cas dans le problème industriel mentionnée ci-dessus. Il est appliqué à trois cas particuliers: l'expansion et la réduction des capacités, la fermeture temporaire des installations, et la combinaison des deux. Nous démontrons des relations de dominance entre notre formulation et les modèles existants pour les cas particuliers. Des expériences de calcul sur un grand nombre d’instances générées aléatoirement jusqu’à 100 installations et 1000 clients, montrent que notre modèle peut obtenir des solutions optimales plus rapidement que les formulations spécialisées existantes. Compte tenu de la complexité des modèles précédents pour les grandes instances, la troisième partie de la thèse propose des heuristiques lagrangiennes. Basées sur les méthodes du sous-gradient et des faisceaux, elles trouvent des solutions de bonne qualité même pour les instances de grande taille comportant jusqu’à 250 installations et 1000 clients. Nous améliorons ensuite la qualité de la solution obtenue en résolvent un modèle PLNE restreint qui tire parti des informations recueillies lors de la résolution du dual lagrangien. Les résultats des calculs montrent que les heuristiques donnent rapidement des solutions de bonne qualité, même pour les instances où les solveurs génériques ne trouvent pas de solutions réalisables. Finalement, nous adaptons les heuristiques précédentes pour résoudre le problème industriel. Deux relaxations différentes sont proposées et comparées. Des extensions des concepts précédents sont présentées afin d'assurer une résolution fiable en un temps raisonnable.

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This paper describes a branch-and-price algorithm for the p-median location problem. The objective is to locate p facilities (medians) such as the sum of the distances from each demand point to its nearest facility is minimized. The traditional column generation process is compared with a stabilized approach that combines the column generation and Lagrangean/surrogate relaxation. The Lagrangean/surrogate multiplier modifies; the reduced cost criterion, providing the selection of new productive columns at the search tree. Computational experiments are conducted considering especially difficult instances to the traditional column generation and also with some large-scale instances. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.