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

درتوپولوژیهای نامنظم کوتاهترین فاصلهی بین دو حسگر که محاسبه میشود بزرگتر از فاصلهی واقعی آنهاست و البته ممکن است چگالی حسگرها در یک محیط بیشتر از مقدار لازم باشد [۱۰] .
ممکن است توپولوژیهای دیگر به صورت ترکیب این نوع توپولوژیها در نظر گرفته شود که مسلما خطای حاصل از مکانیابی با استفاده از روش پرشی میتواند بزرگ بوده ودر کل شبکه انتشار یابند. در ضمن هر کدام از این جایگذاریها را میتوان با هم ترکیب نمود. به هر ترتیب برای انجام هرگونه مطالعه و بررسی مقایسهای، توزیع حسگرها کاملا تصادفی در نظر گرفته میشود. زیرا در محیطهای واقعی نمیتوان دقیقا حسگرها را بر اساس یک طرح قبلی جایگذاری کرد.
 
الف ب
شکل ۵- ۱: توزیع منظم گرهها (الف)، توزیع تصادفی گرهها (ب)
اثر چگالی گرهها در محیط برروی دقت مکانیابی:
از مهمترین تحقیقات، مطالعه بر روی ارتباط میان دقت و مثلا درصد پوشش شبکه یا تعداد حسگر مورد استفاده در هر شبکه است.
در یک بررسی که برروی شبکههای GPS انجام شده است دقت مکانیابی بر حسب تعداد حسگرها در منطقه و تعداد گرههای مرجع در شبکه بیان شده است[۳۱] .
همانطور که در شکل نیز دیده میشود تعداد گرهها با مختصات معلوم از عوامل تعیینکننده در این سیستم ها است.
متریکی که برای دقت در این نوشتار استفاده شده است FROB[57] میباشد.
 
که در حقیقت مقدار RMS خطای ناشی از مقدار تخمینی و مقدار واقعی فاصله بین گرهها است.
شکل ۵-۲: تغییرات دقت بر حسب چگالی گرههای مرجع [۳۰]
همانطور که در شکل نیز دیده میشود با افزایش تعداد گرههای مرجع در محیط، دقت بهتر میشود.
از جمله مطالعات اخیر، بررسی اثر چگالی گرههای مرجع بر روی دقت بوده است.
در این بررسی یک محیط ساده با چهارگره مرجع در نظرگرفته شده است و با افزایش مساحت محیط و ثابت بودن تعداد گرهها، چگالی گرههای مرجع کاهش یافته است.
سپس به این روند شبیه سازی انجام شده و اثر چگالی گرههای مرجع روی دقت به نمایش کشیده شده است [۳۱] .
 
شکل ۵-۳: اثر چگالی گرههای مرجع روی دقت
هدف تحقیق:
بهینهسازی توزیع گرهها در محیطهای مختلف برای شبکههای حسگر فراپهنباند مکانیاب
امروزه کاهش تعداد حسگر در شبکه به دلیل کاهش هزینههای پیادهسازی و هزینهی ناشی از تلفات توان در حسگرها مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به مطالبی که در قبلا عنوان شد، اکثر رویکردها به سمت توزیع تصادفی حسگرها با تعداد کمتر و رسیدن به دقت دلخواه است. البته رویکرد دیگری نیز در مقابل این رویکرد مطرح است که شبکه حسگر بهترین حالت ارتباط را دارا بوده و از لحاظ تعداد حسگر محدودیتی وجود نداشته باشد.
با توجه به اینکه در محیطهای ساده تحلیلی، برای رسیدن به دقت مناسب از شبکههای گرید به طوری استفاده میشود که هر دایره با شش ضلعی تقریب زده شده و سعی میشود در تمام مناطق دقیقا سه حسگر با مختصات معین وجود داشته باشد و با این رویکردها میتوان به یک جایگذاری مناسب رسید.
اما از آنجا که محیطهای واقعی دارای محدودیت بوده و دقیقا نمیتوان در هر نقطه دلخواه حسگر داشت، بنابراین توزیع حسگرها مطرح میشود.
از طرف دیگر برای رسیدن به تعداد حسگر کمتر در شبکه و رسیدن به دقت مناسب سعی میشود از خصوصیات رفتاری هدف استفاده شود. پس اولین هدف در این تحقیق بررسی چگالی گرهها بر روی دقت مکانیابی است.
این بررسی هم در محیط ساده و هم در محیط دارای مانع انجام میشود.
در برخی کاربردها میتوان خصوصیات رفتاری هدف را نیز مد نظر قرار داد. مثلا اینکه موقعیت هدف در اکثر زمانها در چه محدودهای از فضا باشد، در کاهش تعداد حسگر موثر است.
در یک مرجع دیگر سعی در بهینهسازی محل قرارگیری گرههای مرجع نسبت به گره هدف قرار گرفته است [۳۲] .
در این بررسی با استفاده از باند خطای داده شده بالا با استفاده از الگوریتم معرفی شده سعی میشود تا مکان گرههای مرجع نسبت به گرههای هدف طوری باشند که باند خطای مکانی را کمینه کنند. این الگوریتم در هر لحظه فقط مختصات یک گره مرجع را برای کمینه کردن باند خطای مکانی در نظر میگیرد. در اولین بررسی فرض شده است که ضرایب اهمیت اندازهگیریها ثابت باشند. به عبارت دیگر در سادهترین حالت جز تضعیف سیگنال (α=۰) صفر و کلیه اندازهگیریها با وجود دید مستقیم انجام گردیده است. باید توجه داشت که مختصات با زوایا تعیین شدهاند.
همچنین در این بررسی اثر فاصله نادیده گرفته شده و فرض میشود گرههای مرجع حتما باید روی باندهای مشخص قرار گیرند و فقط زاویهی قرارگیری آنها نسبت به گره هدف بهینه میشود. در ابتدا یک تعریف به صورت زیر انجام میپذیرد [۲۸] :
 
 
 
در بررسی اول با توجه به تبدیل صورت گرفته ثابت میشود که به ازای تمام گرههای مرجع با توجه به فرم بستهی زیر میتوان زوایا را برای هر گره نسبت به گره هدف تعیین کرد.
 
که qمیتواند صفر یا یک باشد. در رابطهبالا باید مقداری را برای q در نظر گرفت که:
 
در شکل زیر الگوریتم معرفی شده با فرض وبرای تعداد ۵ گره مرجع اجرا شده است [۲۳] .
 

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