منابع مقاله با موضوع حسگرهاي، شناسايي، رويه، موقعيت

سه حسگر که به هدف نزديک‌تر هستند، موقعيت هدف بدست آورده مي‌شود و اين موقعيت هدف را به وسيله درخت پوشايي که ريشه آن حسگر چاهک است، ارسال مي‌کند. حسگر چاهک، حسگري است که با ايستگاه پايه که در خارج از شبکه‌هاي حسگر مستقر مي‌باشد، در ارتباط مي‌باشد.
رويه شکل‌گيري مجدد خوشه و تعيين مسير حرکت هدف:
در اين رويه ابتدا سرعت و مسير حرکت هدف با توجه به 2 موقعيت متوالي هدف توسط حسگر سرخوشه بدست آورده مي‌شود. با توجه به سرعت محاسبه‌شده جاري هدف، يک متغيير بنام 63HC مقداردهي مي‌گردد. متغيير HC به تعداد خوشههايي اشاره دارد که قرار است در مسير هدف پيش‌بيني را انجام دهند. هر چقدر که سرعت بالاتر رود به دليل اينکه هدف کمتر گم گردد و قابل‌شناسايي باشد، مقدار آن نيز بيشتر مي‌گردد. در اين رويه به منظور بدست آوردن خوشه‌هاي آينده64، حسگر سرخوشه با توجه به اينکه از مسير پيش‌بيني‌شده حرکت هدف و موقعيت همسايه‌هاي خود اطلاع دارد پيام “YOU ARE LEADER” را به همسايه‌اي که به مسير پيش‌بيني‌شده حرکت هدف نزديک‌تر است ارسال مي‌کند. اين پيام شامل معادله مسير پيش‌بيني‌شده حرکت هدف و HC مي‌باشد. هنگام دريافت اين پيام توسط حسگر i، حسگر i حالت خود را به سرخوشه تغيير داده و به تمام همسايه‌هايي که تا حسگر i يک يال فاصله دارند پيام “I AM LEADER” را ارسال مي‌کند. حسگرهاي همسايه i در صورت دريافت اين پيام از حالت خواب بيدار شده و به حالت فعال رفته و تا زماني که هدف را شناسايي نکرده باشند در حالت فعال باقي خواهد ماند. حسگر i نيز مقدار HC را يک واحد کاهش مي‌دهد و پيام “YOU ARE LEADER” را به حسگر همسايه‌اي که به مسير پيش‌بيني‌شده حرکت هدف نزديک‌تر است ارسال مي‌کند و اين روند ادامه پيدا مي‌کند تا مقدار HC برابر با صفر گردد. بنابراين در اين الگوريتم هنگامي‌که هدف در خوشه ابتدايي قرار دارد خوشه‌هاي آينده ايجاد گرديده مي‌شوند و در نتيجه توانايي رهگيري اهداف با سرعت بالا امکان‌پذير مي‌گردد. اين روند در شکل 4-2 نشان داده شده است.

شکل 4-2: رويه خوشه‌بندي مجدد در الگوريتم رهگيري اهداف سريع[18].
رويه رهگيري هدف:
در اين رويه تا زماني که هدف در مسير حرکت پيش‌بيني‌شده خود به حرکت خود ادامه مي‌دهد توسط حسگر سرخوشه آينده که هدف در برد خوشه آينده آن قرار دارد موقعيت هدف بدست آورده مي‌گردد و هنگامي‌که در سرخوشه آينده تغيير مسير هدف تشخيص داده شود، رويه شکل‌گيري مجدد خوشه براي مسير جديد هدف اجرا خواهد گرديد و بنابراين الگوريتم توانايي شناسايي اهدافي که به صورت پيوسته تغيير مسير مي‌دهند را نيز دارا مي‌باشد.اين روند در شکل 4-3 نشان داده شده است. همان طور که در شکل 4-3 نشان داده شده است هدف هنگامي‌که حسگر n11، حسگر سرخوشه است هدف تغيير مکان داده است و به سمت حسگر n9 نرفته است و به سمت حسگر n6 حرکت کرده است. در اين هنگام حسگر n11 براي حسگر n6 که نزديک‌ترين حسگر به هدف مي‌باشد پيام “you are leader” را ارسال مي‌کند و رويه شکل‌گيري مجدد خوشه و تعيين مسير حرکت هدف توسط حسگر n6 اجرا مي‌گردد.

شکل 4-3: الگوريتم رهگيري هدف در الگوريتم رهگيري سريع اهداف[18].
4-4- الگوريتم رهگيري توزيع‌شده بر اساس پيش‌بيني:
در الگوريتم DPT65[22]، هدف کاهش محاسبات و ارتباطات بين حسگرها مي‌باشد تا الگوريتم مورد نظر قادر به کاهش دادن نرخ مصرف انرژي حسگرها و در نتيجه افزايش طول عمر شبکه باشد. اين الگوريتم شامل رويه توليد توصيف‌کننده هدف، رويه انتخاب حسگرهاي شايسته و رويه تصحيح خطا مي‌باشد که در ادامه اين بخش‌ها توضيح داده مي‌شود.
رويه توليد توصيف‌کننده هدف:
در اين الگوريتم هنگامي‌که هدف توسط حسگرهاي مرزي که هميشه در حالت فعال مي‌باشند، شناسايي گرديد رويه توصيف‌کننده هدف66 فراخواني مي‌گردد تا يک توصيف‌کننده هدف به منظور شناسايي و بدست آوردن موقعيت هدف مورد نظر به آن اختصاص داد شود. اين توصيف‌کننده هدف شامل شماره شناسايي هدف، موقعيت فعلي هدف ، موقعيت پيش‌بيني‌شده آينده هدف و مهر زماني مي‌باشد که در ادامه هر کدام از اين اجزا توضيح داده خواهد شد.
شماره شناسايي هدف:
هنگامي‌که هدف براي اولين بار توسط خوشه جاري(خوشه iام) شناسايي گرديد توسط حسگر سرخوشه جاري(CHi) يک شناسه يکتا به آن اختصاص داده مي‌شود و تمام سر خوشه‌هايي که به صورت همزمان اين هدف را رهگيري مي‌کنند از اين شناسه به منظور تشخيص هدف مورد نظر استفاده مي‌کنند. i به تعداد دفعاتي اشاره دارد که هدف مورد شناسايي قرار گرفته است و براي اولين شناسايي i=1 در نظر گرفته مي‌شود.
موقعيت فعلي هدف:
در اين رويه به منظور بدست آوردن موقعيت فعلي هدف، حسگر سرخوشه رويه انتخاب حسگرهاي شايسته را فراخواني مي‌کند. حسگرهاي شايسته، حسگرهايي هستند که وظيفه شناسايي هدف را در هر مرحله شناسايي هدف بر عهده مي‌گيرند که تعداد حسگرهاي شايسته سه حسگر در هر مرحله شناسايي هدف در نظر گرفته مي‌شود. سه حسگر شايسته در زمان نمونه‌برداري از محيط هدف را شناسايي مي‌کنند و فاصله نسبي خود تا هدف را به حسگر سرخوشه ارسال مي‌کنند. حسگر سرخوشه بعد از دريافت اطلاعات ارسال‌شده توسط سه حسگر موقعيت فعلي هدف را بدست مي‌آورد.
موقعيت پيش‌بيني‌شده آينده هدف:
در رويه پيش‌بيني موقعيت آينده هدف، به منظور بدست آوردن موقعيت آينده هدف، از يک تخمين زننده خطي استفاده گرديده است که در اين تخمين زننده سرعت و جهت حرکت با استفاده از
دو موقعيت متوالي هدف که توسط توصيف‌کننده فعلي(TDi) و توصيف‌کننده قبلي(TDi-1) بدست آورده مي‌شوند، تخمين زده ميشوند. متغير i به تعداد دفعاتي اشاره دارد که هدف مورد شناسايي قرار گرفته است. روند بدست آوردن سرعت و جهت حرکت توسط تخمين زننده خطي در رابطه‌هاي 4-1 و 4-2 ارائه گرديده است.
(4-1)

(4-2)

در رابطه‌هاي 4-1 و 4-2، موقعيت فعلي و موقعيت قبلي هدف در مرحله iام شناسايي هدف، به ترتيب با (xi,yi) و (xi-1,yi-1) نشان داده مي‌شود که هر کدام از آنها به ترتيب توسط توصيف‌کننده فعلي و توصيف‌کننده قبلي بدست خواهد آمد و به فاصله زماني بين شناسايي متوالي هدف توسط حسگرها اشاره دارد. حسگر سرخوشه با استفاده از دو پارامتر تخمين زده‌شده موقعيت آينده هدف را پيش‌بيني مي‌کند و موقعيت پيش‌بيني‌شده هدف توسط حسگر سرخوشه جاري به حسگر سرخوشه آينده(CHi+1) ارسال مي‌گردد. حسگر سرخوشه آينده نيز بعد از دريافت اين پيام رويه انتخاب حسگرهاي شايسته را فراخواني مي‌کند تا سه حسگر را از بين حسگرهاي عضو خود و حسگرهاي عضو خوشه‌هاي همسايه به منظور شناسايي هدف انتخاب کند. اين سه حسگر در حالت فعال قرار مي‌گيرند تا هدف را شناسايي کنند. در اين الگويتم هنگامي‌که هدف از برد خوشه جاري خارج گرديد و به برد خوشه آينده وارد گرديد، خوشه جاري اطلاعات هدف را توسط دنباله‌اي از خوشه‌ها که در رهگيري هدف مورد نظر شرکت داشته‌اند به حسگر چاهک ارسال مي‌کند.
مهر زماني:
در اين رويه به منظور مشخص کردن زمان ايجاد شدن توصيف‌کننده هدف، از اين پارامتر استفاده گرديده است. رويه تخمين زننده موقعيت آينده هدف به منظور بدست آوردن سرعت و جهت حرکت هدف به زمان تشکيل توصيف‌کننده فعلي(ti) و توصيف‌کننده قبلي(ti-1) در مرحله iام شناسايي هدف نياز دارد که بدين منظور از پارامتر مهر زماني در توصيف‌کننده هدف iام و(i-1)ام استفاده مي‌گردد.
رويه انتخاب حسگرهاي شايسته:
در اين رويه هنگامي‌که حسگر سرخوشه آينده، موقعيت آينده هدف را از حسگر سرخوشه جاري دريافت کرد، ابتدا با توجه به موقعيت حسگرهاي عضو خود، سه حسگر را که هدف در برد نرمال آنها قرار دارند را انتخاب مي‌کند. اين روند در شکل 4-4 نشان داده شده است. در صورتي که حسگر سرخوشه آينده در مرحله قبل موفق به انتخاب سه حسگر در برد نرمال نگرديد، سه حسگر را از بين حسگرهاي عضو خود که هدف در برد حداکثري آنها قرار دارد را انتخاب مي‌کند. اين روند در شکل 4-5 نشان داده شده است. و اگر در مرحله قبل موفق به انتخاب سه حسگر نگرديد، با کمک خوشه‌هاي مجاورش سه حسگر را که هدف در برد نرمال آنها قرار دارند انتخاب مي‌کند. اين روند در شکل 4-6 نشان داده شده است.

شکل 4-4: جستجو سه حسگر شايسته در برد نرمال [22].

شکل 4-5: جستجو سه حسگر شايسته در برد حداکثري [22].

شکل 4-6: جستجو سه حسگر شايسته توسط خوشه‌هاي مجاور [22].
رويه تصحيح خطا:
هنگامي‌که به علت سرعت بالا و يا تغيير جهت‌هاي ناگهاني شناسايي هدف ممکن نباشد، رويه تصحيح خطا به منظور بدست آوردن موقعيت هدف اجرا مي‌گردد. در اين رويه ابتدا سه حسگر انتخاب‌شده در رويه انتخاب حسگرهاي شايسته برد حسي خود را به برد حداکثري تغيير مي‌دهند تا هدف را در برد حداکثري خود شناسايي کنند. در صورتي که هدف در مرحله قبل شناسايي نشد، حسگرهايي به غير از حسگرهاي شايسته که فاصله آنها تا هدف از برد نرمال کمتر مي‌باشند، فعال مي‌گردند و هدف را شناسايي مي‌کنند. همان طور که در شکل 4-7 نشان داده شده است حسگرهاي S1،S2 و S3 حسگرهاي شايسته مي‌باشند. در صورتي که موقعيت جديد هدف از برد حسي آنها خارج گردد حسگرهاي ديگر که در شکل نشان داده شده‌اند به حالت فعال در مي‌آيند تا هدف را شناسايي کنند.

شکل 4-7: شناسايي هدف توسط حسگرهايي که در فاصله برد نرمال تا هدف قرار دارند
اگر هدف در مرحله قبل شناسايي نشد حسگرهايي که فاصله آنها تا هدف کمتر از دو برابر برد نرمال و بيشتر از برد نرمال مي‌باشند فعال مي‌گردند و هدف را شناسايي مي‌کنند و روند بيدار کردن حسگرها ادامه پيدا مي‌کند تا هدف مورد نظر در شبکه شناسايي گردد. اين روند در شکل 4-8 نشان داده شده است.

شکل 4-8: رويه تصحيح خطا[22].
4-5- الگوريتم CDTA
در الگوريتم 67CDTA[23]، به منظور کمينه کردن رابطه بين مصرف انرژي و دقت رهگيري هدف، فرستنده يک مجموعه کمينه از حسگرها را بر اساس مسير حرکت هدف در فاصله زماني نمونه‌برداري بيدار مي‌کند و وظيفه رهگيري هدف را بين حسگرهاي فعال زمان‌بندي مي‌کند به گونه‌اي که هدف به صورت پيوسته قابل رهگيري باشد. همچنين در اين الگوريتم به منظور کاهش مصرف انرژي، يک حد آستانه‌اي، براي مدت زمان شناسايي هدف توسط حسگرهاي فعال در نظر گرفته شده است و در صورتي که حسگر فعال در مدت زمان حد آستانه قادر به شناسايي کردن هدف نباشد آن حسگر حالت خود را به حالت خواب تغيير خواهد داد.
در اين الگوريتم فرض گرديده است که دو نوع حسگر در شبکه موجود مي‌باشد: حسگرهاي اجرايي و حسگرهاي انتشاردهنده. حسگرهاي اجرايي حسگرهايي مي‌باشند که در شبکه پخش گرديده‌اند به گونه‌اي که بتوانند کل شبکه را تحت پوشش خود قرار دهند و وظيفه شناسايي اهداف متحرک و ارسال اطلاعات هدف به حسگرهاي انتشاردهنده را بر عهده دارند. حسگرهاي انتشاردهنده، حسگرهايي هستند که نسبت به حسگرهاي اجرايي از انرژي بيشتري برخوردار خواهند بود و وظايف زير را بر عهده خواهند داشت:
ارسال اطلاعات رسيده از حسگرهاي ا
جرايي به حسگر چاهک
تعيين مجموعه کمينه از حسگرهاي اجرايي به منظور رهگيري اهداف متحرک
ارسال پيام اخطار به حسگرهاي انتشاردهنده همسايه‌هايش در هنگام خروج هدف از ناحيه مربعي شکل تحت رهبري آن
اجراي الگوريتم تصحيح خطا به منظور پيدا کردن موقعيت هدف در صورتي که حسگرهاي اجرايي قادر به رهگيري هدف در فاصله زماني نمونه‌برداري نباشند.
به منظور رهگيري هدف در اين الگوريتم فرض گرديده است که شبکه به نواحي مربعي شکل تقسيم گرديده است که هر کدام از اين نواحي مربعي شکل تحت نظارت و رهبري يک حسگر انتشاردهنده مي‌باشد و هر کدام از حسگرهاي انتشاردهنده مي‌توانند با حسگرهاي انتشاردهنده همسايه خود به صورت مستقيم اطلاعات را بين يکديگر انتقال دهند. اين معماري در شکل 4-9 نشان داده شده است.

شکل 4-9: معماري رهگيري هدف در الگوريتم CDTA[23].
در اين الگوريتم به منظور رهگيري هدف از رويه رهگيري هدف و رويه انتخاب حسگرها استفاده گرديده است. رويه رهگيري هدف از چهار فاز تشکيل گرديده است که در زير هر کدام از اين فازها توضيح داده شده است.
فاز اول: در اين فاز هنگامي‌که هدف در خارج از شبکه قرار دارد، تمام حسگرهاي اجرايي که بر روي يالي از ناحيه که هدف به آن يال نزديک‌تر است قرار دارند توسط حسگر چاهک بيدار مي‌گردند
فاز دوم: در اين فاز هر کدام از حسگرهاي اجرايي که قادر به شناسايي کردن هدف باشند به حسگر انتشاردهنده مربوط به خود پيامي را ارسال مي‌کنند. اين پيام شامل شماره شناسايي حسگر اجرايي شناسايي کننده هدف، انرژي باقيمانده آن حسگر و اطلاعات بدست آمده از هدف توسط آن حسگر مي‌باشد. هنگام دريافت اين اطلاعات توسط حسگر انتشاردهنده، با توجه به اينکه هدف به صورت پيوسته در حال حرکت مي‌باشد در هر فاصله زماني نمونه‌برداري توسط حسگر انتشاردهنده مربوطه سه حسگر اجرايي توسط رويه انتخاب حسگرها انتخاب مي‌گردند و اين سه حسگر وظيفه رهگيري هدف را بر عهده خواهند داشت. تا زماني که جهت حرکت هدف بدست آورده نشده است حسگرهاي انتخاب‌شده در فاصله زماني قبل فعال مي‌باشند تا هدف را شناسايي کنند. در اين الگوريتم با توجه به اينکه روشن و خاموش کردن واحد ارتباطي حسگرها انرژي زيادي را مصرف خواهد کرد، حسگرهايي که توسط حسگر انتشاردهنده فعال گرديده‌اند حالت خود را تغيير نمي‌دهند.
فاز سوم: در اين فاز به بررسي رهگيري هدف از يک ناحيه به ناحيه ديگر پرداخته شده است. با توجه به اينکه هر کدام از حسگرهاي انتشاردهنده علاوه بر حسگرهاي درون ناحيه تحت نظارت خود با حسگرهاي مرزي نواحي همسايه‌هاي خود در ارتباط مي‌باشند، در صورتي که هدف توسط حسگرهاي مرزي همسايه‌هاي حسگر انتشاردهنده فعال شناسايي گرديد حسگر انتشاردهنده فعال موقعيت هدف را به حسگر انتشاردهنده‌اي که هدف در ناحيه آن قرار دارد ارسال مي‌کند. هنگامي‌که حسگر انتشاردهنده‌اي اين پيام را دريافت کرد، در فاصله زماني نمونه‌برداري توسط رويه انتخاب حسگر، سه حسگر انتخاب مي‌گردد و حسگر انتشاردهنده اين پيام حالت خود را به حالت خواب تغيير خواهد داد. اين سه حسگر انتخاب‌شده توسط حسگر انتشاردهنده جاري حالت خود را به حالت فعال تغيير خواهند داد و وظيفه شناسايي هدف بر عهده اين سه حسگر گذاشته مي‌شود.
فاز چهارم: در اين فاز به بررسي الگوريتم تصحيح خطا پرداخته شده است. در صورتي که حسگر انتشاردهنده فعال قادر به رهگيري هدف نباشد در ابتدا حسگر انتشاردهنده به تمام حسگرهاي تحت نظارت خود پيامي را به صورت سيل‌آسا

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *