ارائه یک الگوریتم رهگیری هدف پویا بر اساس پیشبینی در شبکه حسگر بیسیم- قسمت ۵ | ... | |
(۲-۳)
در مرحله دوم تخمین تخممرغ تعداد گامهای ارسال تخمین زده میشود. در این مرحله ابتدا توسط یک حسگر که در حوزه نگهداشت و ارسال قرار دارد (P1)، اندازه گام ارسال به حسگر همسایه در حوزه تحویل آینده (P2) و موقعیت آن حسگر محاسبه میگردد. با بدست آوردن نقطه تلاقی حاصل از برخورد منحنیهای حوزه ارسال در زمان بعدی و امتداد مسیر توسط رابطه۲-۴ تعداد گامها تخمین زده میشود.
(۲-۴) در رابطه ۲-۴، P3 اشاره به نقطه تلاقی حاصل از برخورد منحنیهای حوزه ارسال در زمان بعدی و امتداد مسیر اشاره دارد و d نیز به اندازه گام اشاره دارد. روند مرحله دوم تخمین تخممرغ در شکل۲-۴ نشان داده شده است. شکل۲-۴: روند دوم مرحله تخمین تخممرغ [۶].
برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت tinoz.ir مراجعه کنید.
حسگرهای موجود در داخل مسیر حرکتی حوزه تحویل در زمان جاری تا زمان بعدی. حسگرهای موجود در اجتماع حوزههای ارسال در زمان فعلی و زمان بعدی منهای ناحیه اول. حسگرهایی موجود در شبکه به جز حسگرهای موجود در اجتماع حوزه ارسال زمان فعلی و زمان فعلی. شکل۲-۵ تقسیمبندی نواحی سهگانه شبکه را نشان میدهد. شکل۲-۵: نواحی مختلف تقسیمکننده شبکه، a: ناحیه یک، b: ناحیه دو، c: ناحیه سه [۶].
(۲-۵) رابطه فوق نشان میدهد، اگر حسگر دریافتکننده پیام در ناحیه اول باشد بسته در ابتدای مسیر طولانیترین مسیر خود است. در صورتی که حسگر دریافتکننده پیام کنترلی در ناحیه دوم است بسته در ابتدای کوتاهترین مسیر خود قرار دارد و اگر حسگر دریافتکننده پیام کنترلی در ناحیه سوم قرار داشت، بسته در انتهای مسیر خود است. بنابراین هر چه بسته از حوزههای ارسال زمانهای فعلی و بعدی دور میشوند کمتر ارسال مجدد میشوند.
۲-۲-۳- پروتکل HVE-mobicast پروتکل HVE-mobicast[12] [۷]، نسخه تغییریافته VE-mobicast است که در این پروتکل ارسال پیام به وسیله خوشهبندی صورت میپذیرد. حوزه ارسال در این الگوریتم در دو مرحله خوشه به خوشه و خوشه به حسگر حرکت می کند. در مرحله خوشه به خوشه، سرخوشه جاری به سرخوشه جدید پیام بیدارباش ارسال میکند تا سرخوشه جدید به حالت فعال برود و در مرحله خوشه به حسگر، سرخوشه جدید به اعضای خوشه خود پیام بیدارباش ارسال میکند تا حسگرهای عضو خود به حالت فعال بروند. با توجه به اینکه پیامرسانی در پروتکل VE-mobicast به صورت حسگر به حسگر میباشد بنابراین پروتکلVE-mobicast به صورت بهینه انرژی را مصرف نمی کند. بنابراین، رویکردهایی مبتنی بر خوشه تعداد حسگرهای محدودتری را فعال کرده که باعث کاهش مصرف انرژی میشود. در این مقاله مناطق ارسال و تحویل همانند پروتکل VE-mobicast تعریفشدهاند با این تفاوت که مناطق به خوشههایی نیز تقسیم گردیدهاند. حسگرها به دو گروه تقسیم میشوند، گروه اول شامل تمام سرخوشه ها و گروه دوم شامل تمام حسگرهای عضو این خوشهها میشوند. در ابتدا حسگرهای گروه اول فعال میگردند و پس از یک دوره زمانی حسگرهای عضو این خوشهها فعال میگردند. این امر باعث میشود نسبت به پروتکل VE-mobicast انرژی کمتری مصرف شود.
۲-۳- رویکرد مبتنی بر درخت در رویکرد مبتنی بر درخت، حسگرها به صورت مجازی یک درخت تشکیل میدهند و اطلاعات را از هدف جمعآوری کرده و به ریشه درخت مجازی میرسانند. ریشه از این اطلاعات برای هرس کردن درخت یعنی کم کردن حسگرهایی که از هدف دورند و اضافه کردن حسگرهای جدیدی که هدف به آنها نزدیک شده است استفاده میکند. مزیت این روش این است که با توجه به خاصیت بدون دور بودن درخت، داده اضافی به یک حسگر خاص نخواهد رسید.
۲-۳-۱- الگوریتم DCTC در الگوریتم DCTC[13] [۸]، الگوریتمی برای پردازش داده رهگیری به صورت محلی و ارسال نتایج به حسگر مقصد ارائه گردیده است. در این روش گروهی از حسگرها یک هدف را تشخیص داده و آن را رهگیری میکنند و برای کسب اطلاعات از محیط اطراف آنها با هم تبادل اطلاعات کرده و یکی از آنها(ریشه) اطلاعات مفید را به حسگر چاهک ارسال می کند. این روش بر مبنای یک درخت مجازی بنام درخت همراه استوار است که در شکل۲-۶، نمایی کلی از این طرح نشان داده شده است. شکل۲-۶: مراحل الگوریتمDCTC ، a: مرحله جمع آوری داده، b: مرحله باز پیکربندی[۸]. شکل۲-۷: الگوریتمهای هرس کردن درخت، a: الگوریتم محافظهکارانه، b: الگوریتم بر اساس پیشبینی[۹]. شکل۲-۸: الگوریتم باز پیکربندی کامل، الف:درخت همراه قبل از باز پیکربندی کامل، ب: درخت همراه بعد از باز پیکربندی کامل[۹] شکل۲-۹: الگوریتم باز پیکربندی بر اساس قطع، الف: درخت همراه قبل از باز پیکربندی بر اساس قطع، ب: درخت همراه بعد از باز پیکربندی بر اساس قطع[۹].
۲-۳-۲- الگوریتم STUN در الگوریتم STUN[17] [۱۰]، روشی به منظور رهگیری قابلتغییر اندازه[۱۸] در شبکههای حسگر ارائه گردیده است که الگوریتم خود را با تعداد حسگرها و اهداف وفق میدهد. در این الگوریتم به منظور تشکیل درخت همراه از یک الگوریتم سلسله مراتبی استفاده میگردد که توسط آن حسگرها به یکدیگر وصل میگردند. درخت همراه یک درخت دودویی است که ریشه آن نقطه پرسوجو را تشکیل میدهد و برگهای این درخت گرههای حسگر و دیگر رئوس این درخت حسگرهای میانی را تشکیل میدهند. به منظور رهگیری هدف، اطلاعات در مورد حضور یک هدف که توسط گروهی از برگهای درخت جمعآوری میگردد، در حسگرهای میانی مربوط به همان برگها نیز نگهداری میشوند. هنگامیکه دادهای در حسگرهای میانی تغییر یافت، پیامهای به روز کردن مجموعهای از اهداف که توسط یک برگ تشخیص داده شده است بنام پیام مجموعه تشخیص، از برگها به سمت ریشه ارسال میگردد وگرنه در همان حسگر میانی حذف میشوند که این کار موجب کاهش تبادل اطلاعات در شبکه میشود. شکل۲-۱۰: مثالی از شکل گرفتن درخت DAB، a: گراف وزن دار حسگر، b: درخت DAB بعد از اولین مرحله
۲-۳-۳- الگوریتم DAT در الگوریتم DAT[21] [۱۱]، ابتدا شبکه به صورت یک گراف veroni در نظر گرفته میشود و به وسیله این گراف یک درخت وزن دار تشکیل میگردد که ریشه این درخت حسگر چاهک میباشد. گراف veroni، یک گراف وزن دار است که فضا را به چندین ناحیه تقسیم میکند و در این گراف دو حسگر دارای یال مشترک میباشند اگر و تنها اگر این دو حسگر در شبکه همسایه باشند. به منظور شناسایی هدف توسط یک حسگر با توجه به موقعیت هدف، حسگر چاهک یک پیام جستجو[۲۲] برای حسگری که به هدف نزدیکتر میباشد، از طریق درخت همراه ارسال میگردد و این روند در شکل۲- ۱۱ قسمت (الف) نشان داده شده است. در صورتی که هدف o1 از ناحیه حسگرa خارج گردید و به ناحیه تحت نظارت حسگرb وارد گردید یک پیام dep(o1,a,b) توسط حسگرa به حسگر چاهک ارسال میگردد. در این الگوریتم به منظور شناسایی اهدافی که تحت نظارت آن حسگر هستند، هر کدام از حسگرهای شبکه دارای لیست شناسایی Dlx=(l0,l1,…,lk) هستند که در این لیست l0 اشاره به مجموعهای از اهداف دارد که در ناحیه حسگرx قرار دارند و نیز l1,..,lk اشاره به مجموعهای از اهداف دارند که در ناحیه حسگرهای فرزند حسگرx قرار دارند. در صورتی که پیام dep(o1,a,b) توسط حسگرx دریافت گردید، اگر هدف o1 متعلق به مجموعه L0 باشد آن هدف از لیست L0 حذف میگردد و ارسال پیام از حسگرx به حسگر چاهک تا زمانی ادامه مییابد که هدف در لیست شناسایی آن حسگر نباشد. هنگامیکه هدف در برد حسگرb قرار گرفت، حسگرb پیام arv(o1,b,a) را از طریق درخت همراه به حسگر چاهک ارسال میکند. هر حسگری که در مسیر حسگرb به حسگر چاهک این پیام را دریافت کند، در صورتی که هدف o1 در لیست شناسایی آن حسگر نباشد، آن هدف را به لیست شناسایی حسگر اضافه میکند و پیام arv(o1,b,a) توسط حسگر به سمت گره چاهک ارسال میگردد. همان طور که در شکل۲- ۱۱ قسمت (ب) نشان داده شده است با حرکت هدف۱ از حسگرk به j پیامهای dep(o1,a,b) و arv(o1,b,a) به حسگر چاهک ارسال گردیده است. شکل۲- ۱۱: الف: ارسال پیام جستجو توسط حسگر چاهک به منظور شناسایی هدف اول، ب: خارج شدن هدف اول از برد حسگرK و وارد شدن آن به برد حسگرG[11].
۲-۴- رویکرد مبتنی بر پیشبینی
۲-۴-۱- الگوریتم TTMB در الگوریتم TTMB[23][12]، روشی با بهره گرفتن از حسگرهای ناظر و پشتیبان ارائه گردیده است. در این الگوریتم از روشهای رهگیری بر مبنای پیشبینی ساده برای این کار استفاده گردیده است. در روشهای رهگیری مبتنی بر پیش بینی ساده یک حسگر اطلاعات را از دیگر حسگرها دریافت می کند و با اطلاعات خود مقایسه میکند. در این شبکه موجودیتی بنام رهگیر که قصد رهگیری هدفی را دارد تعریف میشود و حسگر پشتیبان نیز در حالاتی که ناظر دچار مشکل میشود جایگزین حسگر ناظر میگردد. فرض میشود که هر ناظر حسگرهای همسایهاش را میشناسد. وقتی یک حسگر توسط رهگیر مورد پرسش[۲۴] قرار میگیرد بررسی میکند که آیا هدف مورد نظر در نزدیکیاش است و یا خیر. در صورت وجود هدف مورد نظر در نزدیکی آن حسگر، حسگر به عنوان ناظر انتخاب میشود. اگر هدف در همسایگی ناظر باشد، ناظر به رهگیری خود ادامه میدهد. در همین هنگام ناظر یک ناظر و پشتیبان جدید را بر اساس مسیر حرکت هدف انتخاب میکند که این دو حسگر به ترتیب متعلق به حسگرهای مجموعه همسایگی جاری و یکی از حسگرهای مجموعه همسایگیهای مجاور میباشد. وقتی هدف از همسایگی ناظر خارج شد ناظر به رهگیر، ناظر جدید را معرفی می کند. زوج حسگرهای ناظر و پشتیبان یک زوج منطقی را تشکیل میدهند که یک لیست پیوندی از آنها که در هر مرحله به صورت تدریجی ساخته میشود مسیر طی شده توسط هدف را تعیین میکند. در این الگوریتم هدف میتواند سرعت متغییری داشته باشد و همچنین، از تبادلات میان حسگری بهره میبرد. اگر حسگری ناظر باشد و هدف در یکی از وجوهی باشد که حسگر ناظر یکی از رئوس آن وجوه میباشد، وجوهی که هدف در آن ها نیست وجوه همسایه تلقی میشوند. وجه به چندضلعیهایی گفته میشود که حسگرها رئوس آنها بشمار میآیند. حسگر ناظر اطلاعات مربوط به این وجوه را نگهداری میکند. همسایگان فوری یک ناظر، حسگرهایی میباشند که فاصله آنها تا حسگر ناظر یک پیوند ارتباطی میباشد. بنابراین همسایگان فوری رئوس وجهی هستند که هدف در آن قرار دارد و بقیه رئوس این وجه همسایگان دور ناظر نامیده میشوند. این الگوریتم برای صرفهجویی در مصرف توان از یک ماشین حالت استفاده میکند که دارای سه حالت فعال، بیدار و غیرفعال است که شکل۲-۱۲، ماشین حالت الگوریتم TTMB را نشان میدهد. در حالت فعال حسگرها میتوانند اطلاعات را ارسال و دریافت کنند و همچنین توانایی تشخیص هدف را دارند ولی در حالت بیدارباش حسگر فقط توانایی تشخیص هدف را دارد و در حالت خواب حسگر هیچگونه عملی انجام نمیدهد. در شکل۲-۱۲ حالت S0 اشاره به این دارد که حسگر در حالت فعال قرار دارد، حالت S1 اشاره به این دارد که حسگر در حالت بیدارباش قرار دارد و حالت S2 اشاره به این دارد که حسگر در حالت خواب قرار دارد. در این الگوریتم با بهره گرفتن از مکان کنونی هدف و مکان آن در یک واحد زمانی قبل سرعت و جهت حرکت هدف را به دست میآورد و با بهره گرفتن از یک توزیع دو بعدی گوسی موقعیت آینده هدف پیشبینی میگردد و حسگری که به هدف پیشبینیشده نزدیکتر است به عنوان ناظر جدید انتخاب میگردد. بنابراین در پروتکل TTMB ابتدا رهگیر یک پیام را با روش سیلآسا به تمام حسگرها میفرستد تا از محل هدف مطلع شود. حسگری که به هدف از همه نزدیکتر است به عنوان ناظر انتخاب میشود. در هنگام گم شدن هدف، به منظور شناسایی اهداف گم شده اگر ناظر نتواند هدف را شناسایی کند کارها بدست ناظر پشتیبان سپرده می شود. در صورتی که پشتیبان نیز موفق به شناسایی هدف نگردید، به ناظر قبلی پیامی ارسال میگردد و ناظر قبلی از تمام همسایگان دورن وجهیاش میخواهد تا به دنبال هدف بگردند و اگر آن ها نیز موفق به شناسایی هدف نگردیدند از حسگرهای وجوه همسایه ناظر قبلی به منظور شناسایی هدف کمک گرفته می شود و در صورتی که آن ها هم هدف را شناسایی نکردند پیامی به رهگیر ارسال میگردد تا پرسش را دوباره تکرار کند.
[چهارشنبه 1400-01-25] [ 09:04:00 ق.ظ ]
لینک ثابت
|