سایت مقالات فارسی – بهینه سازی جایگذاری گره ها در محیط های مختلف برای شبکه های حسگر …

به طورکلی، تمام الگوریتمهای MDS ابتدا شامل کوتاهترین مسیر بین تمام گرههای شبکه به صورت دو به دو میباشند. بنابراین با داشتن کمترین پرشها بین دو گره به ازای تمام گرهها میتوان فاصله هر دو گره را پیدا کرد [۱۰] .
در این صورت موقعیت گرهها با توجه به داشتن مکان گرههای مرجع با تکنیکهای تخمین تعیین میشود. این الگوریتم در مکانهایی که توزیع گرهها مرتب است مناسب میباشد. زیرا اگر چگالی گرهها مناسب باشد طول واقعی بین گرهها نزدیک به حاصلضرب تعداد پرشها در فاصلهی متوسط بین گرههاست.
الگوریتمهای زیادی بر مبنای هدف خاصی ارایه شدهاند. هیچ الگوریتمی به صورت خاص وجود ندارد که در همه دستهبندیها دارای کارایی بالا باشد.
هرکدام از این الگوریتمها بر مبنای هدف خاصی بکار گرفته میشوند. از این رو انتخاب الگوریتم مناسب برای کاربرد خاص از روی تجربه زیاد و البته هنر حاصل میشود. در میان الگوریتم مرکزگرا، الگوریتمهایی بر پایههای دقت، هزینه، توان مصرفی و پوشش در این تحقیق بکارگرفته میشوند.
به بیان دیگر، در این رویکردها باید نوعی مصالحه بین معیارها برقرار شود. مثلا افزایش دقت در برخی عملکردها منجر به افزایش تعداد حسگر و افزایش هزینه است. هدف اصلی این تکنیکها ایجاد یک پیکربندی فضایی در یک بعد، دو بعد یا سه بعد از نقاط میباشد.
در ابتدا کوتاهترین مسیر بین هر جفت حسگر در شبکه بدست میآید و از داشتن این تعداد پرشها میتوان فاصلهی هر دو حسگر را تخمین زد.
بنابراین یک ماتریس ساخته میشود که کلیه آرایههای آن متناظر مینیمم پرش یا مینیمم فاصله بین دو گره متناظر است.
الگوریتم MDS-MAP
این الگوریتم نیز یکی از الگوریتمهای مرکزگرا و سادهترین الگوریتم در میان الگوریتمهای MDS میباشد [۱۱] . مفهوم طراحی این الگوریتم ساده است. فرض شود قرار است n نقطه در یک حجم قرار داده شود و هیچ اطلاعاتی راجع به این نقاط وجود ندارد، غیر از اینکه بین هر جفت این نقاط فاصله معلوم است.
این الگوریتم با استفاده از قانون کسینوسها و جبر خطی این نقاط را بر مبنای فاصلههای داده شده در این حجم قرار میدهد.
این الگوریتم شامل چند مرحله است. درابتدا ماتریس فاصلهها تشکیل میشود. سپس به فرم استاندارد برای استفاده از الگوریتم در میآید و در نهایت نتیجه این الگوریتم به صورت مختصات در میآید.
البته این الگوریتم برای RSSI مناسب عمل میکند. به طور کلی این الگوریتم در کاربردهایی که تعداد حسگرهای همسایه از یازده بیشتر باشند مناسب است.
این الگوریتم از اندازهگیری فاصله با گرههای مرجع خوب استفاده نمیکند. بنابراین از نظر چگالی گرههای مرجع مناسبی نیست.
الگوریتم SDP
بسیاری از مکانیابیها براساس فاصله یا بر اساس ارتباط میتوانند به صورت یک مسئلهی بهینهسازی عنوان شده و با استفاده از روشهای برنامههای خطی یا simidefine حل شوند [۱۲] .
Simidefine ها به طور کلی به شکل:
 
و مینیمم کردن CTX بر اساس محدودیتهای ماتریسی:
میباشند.
که در آن X=[X1,X2,X3,…XK] معرف مکان گرهها در دو بعد [x1,x2]=Xi میباشد.
در این الگوریتم محدودیتهای جغرافیایی بر روی حسگرها به شکل نامعادلههای ماتریسهای خطی برروی حسگرها اعمال میشوند.
متاسفانه تمام محدودیتهای جغرافیایی را نمیتوان به صورت ماتریسهای خطی بدست آورد.
تنها محدودیتهای هندسی که به فرم محدب هستند را میتوان با این ماتریسهای خطی نمایش داد. مثلا زاویه سیگنال رسیده از حسگرها را میتوان به شکل مثلثها یا وجود یک رابطه رادیویی را به شکل دایره مدل کرد.
ویژگی واقعی این الگوریتمها ظرافت آنهاست. به ازای مجموع محدودههای هندسی داده شده، SDP نقاط تقاطع آنها را به سادگی مییابد.
انواع روشهای فاصلهیابی
در سیستمهای مدرن مکانیابی همچنان از اطلاعات بدست آمده در رابطه با زمان رسیدن سیگنالها، اختلاف زمان رسیدن سیگنالها و زاویه رسیدن سیگنالها استفاده میشود. در ادامه به بررسی دقیق این روشها پرداخته میشود.
اگر یگ گیرنده بتواند سیگنال ارسالی یک فرستنده با مختصات معلوم را دریافت کند، از طریق استخراج پارامترهایی چون توان سیگنال دریافتی میتواند فاصله خود تا فرستنده را تخمین بزند.
به عبارت دیگر کلیه گیرندههای روی محیط دایره با مرکز فرستنده توان تقریبا یکسان دریافت میکنند زیرا فاصله آنها تا فرستنده یکسان است.
در شرایط ایدهآل که تمام اندازهگیریها بدون خطا انجام میشود، با تقاطع سه دایره حاصل از سه اندازهگیری، مکان هدف دقیقا نقطهی تقاطع سه دایره میشود.
البته در مورد زمان رسیدن سیگنال به گیرندههای همفاصله نیز میتوان به همین شکل در نظر گرفت.
به همین دلیل برای یافتن بدون ابهام مکان یک حسگر هدف، حداقل به سه حسگر با مختصات معین نیاز است.
 
شکل۳‑۱:استفاده از سه گره برای مکانیابی
مکانیابی بر اساس قدرت سیگنال:
بنابراین مثلا در روش اندازهگیری فاصله با استفاده از قدرت دریافتی سیگنال توان سیگنال دریافتی به شکل زیر محاسبه میشود:
 
مینیمم دقتی که میتوان از این روش انتظار داشت در شکل زیر نشان داده شده است [۱۳]. دقت شود، در شکل هر دو حالت اینکه دید مستقیم وجود دارد یا خیر نیز در نظر گرفته شده است.
 
شکل۳‑۲ : منحنی تغییرات دقت بر حسب فاصله در روش RSSI

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.