(۴-۱)

 

 

 

 

 

 

(۴-۲)

 

 

 

 

 

در رابطه‌های ۴-۱ و ۴-۲، موقعیت فعلی و موقعیت قبلی هدف در مرحله iام شناسایی هدف، به ترتیب با (xi,yi) و (xi-1,yi-1) نشان داده می‌شود که هر کدام از آنها به ترتیب توسط توصیف‌کننده فعلی و توصیف‌کننده قبلی بدست خواهد آمد و به فاصله زمانی بین شناسایی متوالی هدف توسط حسگرها اشاره دارد. حسگر سرخوشه با بهره گرفتن از دو پارامتر تخمین زده‌شده موقعیت آینده هدف را پیش‌بینی می‌کند و موقعیت پیش‌بینی‌شده هدف توسط حسگر سرخوشه جاری به حسگر سرخوشه آینده(CHi+1) ارسال می‌گردد. حسگر سرخوشه آینده نیز بعد از دریافت این پیام رویه انتخاب حسگرهای شایسته را فراخوانی می‌کند تا سه حسگر را از بین حسگرهای عضو خود و حسگرهای عضو خوشه‌های همسایه به منظور شناسایی هدف انتخاب کند. این سه حسگر در حالت فعال قرار می‌گیرند تا هدف را شناسایی کنند. در این الگویتم هنگامی‌که هدف از برد خوشه جاری خارج گردید و به برد خوشه آینده وارد گردید، خوشه جاری اطلاعات هدف را توسط دنباله‌ای از خوشه‌ها که در رهگیری هدف مورد نظر شرکت داشته‌اند به حسگر چاهک ارسال می‌کند.

 

 

مهر زمانی:

در این رویه به منظور مشخص کردن زمان ایجاد شدن توصیف‌کننده هدف، از این پارامتر استفاده گردیده است. رویه تخمین زننده موقعیت آینده هدف به منظور بدست آوردن سرعت و جهت حرکت هدف به زمان تشکیل توصیف‌کننده فعلی(ti) و توصیف‌کننده قبلی(ti-1) در مرحله iام شناسایی هدف نیاز دارد که بدین منظور از پارامتر مهر زمانی در توصیف‌کننده هدف iام و(i-1)ام استفاده می‌گردد.

 

 

رویه انتخاب حسگرهای شایسته:

در این رویه هنگامی‌که حسگر سرخوشه آینده، موقعیت آینده هدف را از حسگر سرخوشه جاری دریافت کرد، ابتدا با توجه به موقعیت حسگرهای عضو خود، سه حسگر را که هدف در برد نرمال آنها قرار دارند را انتخاب می‌کند. این روند در شکل ۴-۴ نشان داده شده است. در صورتی که حسگر سرخوشه آینده در مرحله قبل موفق به انتخاب سه حسگر در برد نرمال نگردید، سه حسگر را از بین حسگرهای عضو خود که هدف در برد حداکثری آنها قرار دارد را انتخاب می‌کند. این روند در شکل ۴-۵ نشان داده شده است. و اگر در مرحله قبل موفق به انتخاب سه حسگر نگردید، با کمک خوشه‌های مجاورش سه حسگر را که هدف در برد نرمال آنها قرار دارند انتخاب می‌کند. این روند در شکل ۴-۶ نشان داده شده است.

شکل ۴-۴: جستجو سه حسگر شایسته در برد نرمال [۲۲].

شکل ۴-۵: جستجو سه حسگر شایسته در برد حداکثری [۲۲].

شکل ۴-۶: جستجو سه حسگر شایسته توسط خوشه‌های مجاور [۲۲].

 

 

رویه تصحیح خطا:

هنگامی‌که به علت سرعت بالا و یا تغییر جهت‌های ناگهانی شناسایی هدف ممکن نباشد، رویه تصحیح خطا به منظور بدست آوردن موقعیت هدف اجرا می‌گردد. در این رویه ابتدا سه حسگر انتخاب‌شده در رویه انتخاب حسگرهای شایسته برد حسی خود را به برد حداکثری تغییر می‌دهند تا هدف را در برد حداکثری خود شناسایی کنند. در صورتی که هدف در مرحله قبل شناسایی نشد، حسگرهایی به غیر از حسگرهای شایسته که فاصله آنها تا هدف از برد نرمال کمتر می‌باشند، فعال می‌گردند و هدف را شناسایی می‌کنند. همان طور که در شکل ۴-۷ نشان داده شده است حسگرهای S1،S2 و S3 حسگرهای شایسته می‌باشند. در صورتی که موقعیت جدید هدف از برد حسی آنها خارج گردد حسگرهای دیگر که در شکل نشان داده شده‌اند به حالت فعال در می‌آیند تا هدف را شناسایی کنند.

شکل ۴-۷: شناسایی هدف توسط حسگرهایی که در فاصله برد نرمال تا هدف قرار دارند
اگر هدف در مرحله قبل شناسایی نشد حسگرهایی که فاصله آنها تا هدف کمتر از دو برابر برد نرمال و بیشتر از برد نرمال می‌باشند فعال می‌گردند و هدف را شناسایی می‌کنند و روند بیدار کردن حسگرها ادامه پیدا می‌کند تا هدف مورد نظر در شبکه شناسایی گردد. این روند در شکل ۴-۸ نشان داده شده است.

شکل ۴-۸: رویه تصحیح خطا[۲۲].

 

۴-۵- الگوریتم CDTA

در الگوریتم [۶۷]CDTA[23]، به منظور کمینه کردن رابطه بین مصرف انرژی و دقت رهگیری هدف، فرستنده یک مجموعه کمینه از حسگرها را بر اساس مسیر حرکت هدف در فاصله زمانی نمونه‌برداری بیدار می‌کند و وظیفه رهگیری هدف را بین حسگرهای فعال زمان‌بندی می‌کند به گونه‌ای که هدف به صورت پیوسته قابل رهگیری باشد. همچنین در این الگوریتم به منظور کاهش مصرف انرژی، یک حد آستانه‌ای، برای مدت زمان شناسایی هدف توسط حسگرهای فعال در نظر گرفته شده است و در صورتی که حسگر فعال در مدت زمان حد آستانه قادر به شناسایی کردن هدف نباشد آن حسگر حالت خود را به حالت خواب تغییر خواهد داد.
در این الگوریتم فرض گردیده است که دو نوع حسگر در شبکه موجود می‌باشد: حسگرهای اجرایی و حسگرهای انتشاردهنده. حسگرهای اجرایی حسگرهایی می‌باشند که در شبکه پخش گردیده‌اند به گونه‌ای که بتوانند کل شبکه را تحت پوشش خود قرار دهند و وظیفه شناسایی اهداف متحرک و ارسال اطلاعات هدف به حسگرهای انتشاردهنده را بر عهده دارند. حسگرهای انتشاردهنده، حسگرهایی هستند که نسبت به حسگرهای اجرایی از انرژی بیشتری برخوردار خواهند بود و وظایف زیر را بر عهده خواهند داشت:

 

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

 

 

ارسال اطلاعات رسیده از حسگرهای اجرایی به حسگر چاهک

تعیین مجموعه کمینه از حسگرهای اجرایی به منظور رهگیری اهداف متحرک

ارسال پیام اخطار به حسگرهای انتشاردهنده همسایه‌هایش در هنگام خروج هدف از ناحیه مربعی شکل تحت رهبری آن

اجرای الگوریتم تصحیح خطا به منظور پیدا کردن موقعیت هدف در صورتی که حسگرهای اجرایی قادر به رهگیری هدف در فاصله زمانی نمونه‌برداری نباشند.

به منظور رهگیری هدف در این الگوریتم فرض گردیده است که شبکه به نواحی مربعی شکل تقسیم گردیده است که هر کدام از این نواحی مربعی شکل تحت نظارت و رهبری یک حسگر انتشاردهنده می‌باشد و هر کدام از حسگرهای انتشاردهنده می‌توانند با حسگرهای انتشاردهنده همسایه خود به صورت مستقیم اطلاعات را بین یکدیگر انتقال دهند. این معماری در شکل ۴-۹ نشان داده شده است.

شکل ۴-۹: معماری رهگیری هدف در الگوریتم CDTA[23].
در این الگوریتم به منظور رهگیری هدف از رویه رهگیری هدف و رویه انتخاب حسگرها استفاده گردیده است. رویه رهگیری هدف از چهار فاز تشکیل گردیده است که در زیر هر کدام از این فازها توضیح داده شده است.

 

 

فاز اول: در این فاز هنگامی‌که هدف در خارج از شبکه قرار دارد، تمام حسگرهای اجرایی که بر روی یالی از ناحیه که هدف به آن یال نزدیک‌تر است قرار دارند توسط حسگر چاهک بیدار می‌گردند

فاز دوم: در این فاز هر کدام از حسگرهای اجرایی که قادر به شناسایی کردن هدف باشند به حسگر انتشاردهنده مربوط به خود پیامی را ارسال می‌کنند. این پیام شامل شماره شناسایی حسگر اجرایی شناسایی کننده هدف، انرژی باقیمانده آن حسگر و اطلاعات بدست آمده از هدف توسط آن حسگر می‌باشد. هنگام دریافت این اطلاعات توسط حسگر انتشاردهنده، با توجه به اینکه هدف به صورت پیوسته در حال حرکت می‌باشد در هر فاصله زمانی نمونه‌برداری توسط حسگر انتشاردهنده مربوطه سه حسگر اجرایی توسط رویه انتخاب حسگرها انتخاب می‌گردند و این سه حسگر وظیفه رهگیری هدف را بر عهده خواهند داشت. تا زمانی که جهت حرکت هدف بدست آورده نشده است حسگرهای انتخاب‌شده در فاصله زمانی قبل فعال می‌باشند تا هدف را شناسایی کنند. در این الگوریتم با توجه به اینکه روشن و خاموش کردن واحد ارتباطی حسگرها انرژی زیادی را مصرف خواهد کرد، حسگرهایی که توسط حسگر انتشاردهنده فعال گردیده‌اند حالت خود را تغییر نمی‌دهند.

فاز سوم: در این فاز به بررسی رهگیری هدف از یک ناحیه به ناحیه دیگر پرداخته شده است. با توجه به اینکه هر کدام از حسگرهای انتشاردهنده علاوه بر حسگرهای درون ناحیه تحت نظارت خود با حسگرهای مرزی نواحی همسایه‌های خود در ارتباط می‌باشند، در صورتی که هدف توسط حسگرهای مرزی همسایه‌های حسگر انتشاردهنده فعال شناسایی گردید حسگر انتشاردهنده فعال موقعیت هدف را به حسگر انتشاردهنده‌ای که هدف در ناحیه آن قرار دارد ارسال می‌کند. هنگامی‌که حسگر انتشاردهنده‌ای این پیام را دریافت کرد، در فاصله زمانی نمونه‌برداری توسط رویه انتخاب حسگر، سه حسگر انتخاب می‌گردد و حسگر انتشاردهنده این پیام حالت خود را به حالت خواب تغییر خواهد داد. این سه حسگر انتخاب‌شده توسط حسگر انتشاردهنده جاری حالت خود را به حالت فعال تغییر خواهند داد و وظیفه شناسایی هدف بر عهده این سه حسگر گذاشته می‌شود.

فاز چهارم: در این فاز به بررسی الگوریتم تصحیح خطا پرداخته شده است. در صورتی که حسگر انتشاردهنده فعال قادر به رهگیری هدف نباشد در ابتدا حسگر انتشاردهنده به تمام حسگرهای تحت نظارت خود پیامی را به صورت سیل‌آسا ارسال می‌کند تا در صورت وجود هدف در ناحیه تحت نظارت خود آن هدف شناسایی گردد. در صورتی که هدف در مرحله قبل شناسایی نگردید، حسگر چاهک تمام حسگرهای انتشاردهنده موجود در شبکه را فعال می‌کند تا در کل شبکه به جستجو هدف مورد نظر پرداخته شود و هدف شناسایی گردد.

همان طور که در شکل ۴-۱۰ نشان داده شده است اکثر حسگرهای شبکه در حالت خواب بسر می‌برند و فقط حسگرهایی که به هدف نزدیک می‌باشند و هدف را شناسایی می‌کنند به حالت فعال می‌روند و هنگامی‌که هدف از آن حسگر فعال دور گردید در صورتی که هدف در ناحیه تحت نظارت حسگر انتشاردهنده جاری باشد، حسگر فعال حالت خود را به حالت تشخیص تغییر می‌دهد و در غیر این صورت حالت خود را به حالت خواب تغییر خواهد داد و بدین طریق الگوریتم CDTA مصرف انرژی را کاهش خواهد داد.

شکل ۴-۱۰: چگونگی تغییر حالات حسگرها[۲۳].
در این الگوریتم بعد از انتخاب سه حسگر توسط حسگر انتشاردهنده، برای هر کدام از این سه حسگر بر اساس رابطه۴-۳، احتمالی بدست خواهد آمد و هر کدام از حسگرها که دارای احتمال بالاتری می‌باشد به عنوان رهگیر اصلی و دو حسگر دیگر به عنوان رهگیرهای ثانویه انتخاب می‌گردند. در رابطه ۴-۳ ، و به ترتیب اشاره به فاکتورهای مسافت حسگر تا هدف، انرژی باقیمانده حسگر و مسیر حرکت برای حسگرهای شایسته دارند که در این روابط i نشان‌دهنده حسگرهای شایسته و j نشان‌دهنده حسگرهای عضو خوشه در زمان t می‌باشند. این حسگرهای عضو در خوشه‌ای قرار دارند که هدف نیز در زمان t در برد آن خوشه قرار دارد. در رابطه ۴-۴، di و k به ترتیب اشاره به فاصله حسگری با شماره شناسایی i تا هدف و تعداد حسگرهای کاندید دارند. در رابطه ۴-۵، و به ترتیب به انرژی باقیمانده و انرژی اولیه حسگری با شماره شناسایی i اشاره دارند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

حق انحصاری © 2021 مطالب علمی گلچین شده. کلیه حقوق محفو