بهینه سازی جایگذاری گره ها در محیط های مختلف برای شبکه های …

دقیق
قابل استفاده برای مکانیابی

دانلود متن کامل پایان نامه در سایت jemo.ir موجود است

وابستگی دقت به پهنای باند
امکان ایجاد خطا در محیطهای دارای مسرچندگانه و سیگنال بلوک شده

جدول۳-۱ : مقایسه روشهای مکانیابی رایج
فصل چهارم:
استفاده از فناوری فراپهنباند برای سیستمهای مکانیاب
استفاده از سیگنالهای فراپهنباند برای مکانیابی:
بر اساس مطالعات انجام شده و آنچه در شکل زیر دیده میشود واضح است که سیگنالهای فراپهن باند دارای بهترین دقت فاصلهیابی نسبت به سایر فناوریها است [۲۱] .
لازم به ذکر است که معیار دقت در این نمودار باند پایین کرامر[۴۷] میباشد.
شکل ۴- ۱ : منحنی تغییرات باند پایین دقت مکانیابی بر حسب نوع سیگنالهای مختلفTOA [21]
در فصل سوم انواع روشهای مکانیابی بیان شد. روش اول که براساس قدرت سیگنال دریافتی مکانیابی انجام میشود دارای دقت مناسبی نبوده و از ویژگی اصلی سیگنالهای فراپهنباند که تفکیکپذیری زمانی در سیگنالهای دریافتی است، استفاده نشده است.
در تخمین موقعیت با استفاده از زاویه سیگنال رسیده نیاز به آرایهای از آنتنها مشهود است.
اما با توجه به دامنه بالای پهنای باند و عملکرد غیر همسان آنتنها در تمام پهنای باند پیچیدگی سیستم با استفاده از شکلدهی پرتو زیاد میشود.
بنابراین اکثرا از روش سوم استفاده میشود و گیرندههای همزمان در گرههای مرجع و هدف بر مبنای زمانی که سیگنال را دریافت میکنند، مکانیابی را انجام میدهند.
بنا براین با فرض انتشار موج در محیط با سرعت نور و زمان پرواز سیگنال میتوان نوشت:
 
سیگنالهای فراپهنباند به علت پهنای باند زیاد و طول پالس کم، دارای قدرت تفکیکپذیری زیاد در اجزای سیگنال رسیده از مسیرهای مختلف است.
بنا براین با استخراج زمان اولین سیگنال رسیده میتوان برد را بدست آورد.
با رجوع به مراجع میتوان دقت بردیابی را به صورت زیر نوشت [۲۲]و[۲۳] :
 
که در معادله بالا τ نمایانگر تخمین از زمان رسیدن سیگنال، β نمایانگر پهنای باند میباشد.
 
شکل ۴- ۲ : منحنی تغییرات مینیمم دقت مکانیابی بر حسب توان ارسالی با استفاده از روش TOA
همانطور که در شکل نیز مشخص است دقتهایی که با استفاده از این روش میتوان یافت در حدود سانتیمتر است.
روشی که برای مکانیابی با سیگنالهای فراپهن در شکل بالا استفاده شده است بر اساس اختلاف زمان پرواز سیگنال رسیده از دو گره مرجع است که به آن اشاره شد.
همانگونه که بررسی شد اندازهگیریها بر دونوعاند. اندازهگیریهایی که بین فرستنده و گیرنده با وجود دید مستقیم انجام میشود و اندازهگیریهایی که با عدم وجود دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده انجام میشود.
در مواردی که دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده سیگنال وجود ندارد اولین سیگنال رسیده به گیرنده ممکن است ازمسیرهای انعکاسی سیگنال اولیه یا سیگنال عبوری از مانع مستقیم باشد.
در این موارد بنا به نوع مادهای که سیگنال از آن محیط عبور میکند تاخیرهای اضافهای به زمان طی شده سیگنال افزوده میشود. این زمان افزوده شده نیز به عنوان نوعی بایاس در محاسبات درنظر گرفته میشود. در اصول مکانیابی بر اساس سیگنالهای رادیویی چهار منبع برای آسیب به سیگنال ارسالی وجود دارد. اولین منبع تضعیف چند مسیره شدن[۴۸] سیگنال است. بعد از آن نویز حرارتی، عدم وجود دید مستقیم اخیر و اضافه عبور سیگنال از موانع، سه منبع مهم برای تغییر در سیگنال اصلی میباشد. سیستمهای فراپهنباند توانستهاند مولفههای ناشی از چند مسیره شدن سیگنالها را تشخیص داده و به نوعی این مشکل را حل نمایند. وجود نویز حرارتی یک عامل محدود کننده دقت اندازهگیری فاصله است که با افزایش فاصله نیز تاثیرش بیشتر و دقت قابل دسترسی را کمتر میکند.
یک مدل مناسب برای بررسی تاثیر واریانس خطای اندازهگیری فاصله به صورت تابعی از فاصله گره هدف تا گره مرجع در [۲۴]ارایه شده است.
سومین منبع خطا وجود مانع در مسیر سیگنال است. وجود مانع باعث میشود تا سیگنال پس از برخوردهای پی در پی به سایر موانع به گیرنده برسد که در نتیجه زمان طی شدن سیگنال بزرگتر از مقدار واقعی آن است.
شکل ۴- ۳: تاثیر دیوار بر روی سیگنال
آخرین منبع خطا در محاسبه فاصلهی گره هدف و گره مرجع عبور سیگنال از مانع مستقیم است. با توجه به اینکه سیگنالهای فراپهنباند قابلیت عبور از موانع را دارند، سیگنال بین گره فرستنده و گیرنده ممکن است بعد از عبور سیگنال از مانع باشد. در این صورت بنا به مادهای که سیگنال درطول آن طی میشود زمان عبور سیگنال با تاخیر مواجه میشود.
شکل ۴- ۴:تاثیر دیوار بر روی سیگنال
بنابراین وقتی که اولین سیگنال توسط گیرنده آشکار میگردد زمان محاسبه شده توسط گیرنده تنها به زمان طی شدن سیگنال در محیط آزاد بین فرستنده و گیرنده نیست، بلکه زمان گذر سیگنال از مانع نیز به آن اضافه شده که این زمان به نوع مادهی محیط انتشار وابسته است. این پدیده به دلیل انتشارآرامتر امواج الکترومغناطیس در ماده از انتشار آن در فضای آزاد است.
این تاخیر اضافی به صورت تقریبی از رابطهی زیر محاسبه میگردد.