منابع مقاله با موضوع پيام، حسگرهاي، مي‌دهد.، شناسايي

ارسال مي‌کند تا در صورت وجود هدف در ناحيه تحت نظارت خود آن هدف شناسايي گردد. در صورتي که هدف در مرحله قبل شناسايي نگرديد، حسگر چاهک تمام حسگرهاي انتشاردهنده موجود در شبکه را فعال مي‌کند تا در کل شبکه به جستجو هدف مورد نظر پرداخته شود و هدف شناسايي گردد.
همان طور که در شکل 4-10 نشان داده شده است اکثر حسگرهاي شبکه در حالت خواب بسر مي‌برند و فقط حسگرهايي که به هدف نزديک مي‌باشند و هدف را شناسايي مي‌کنند به حالت فعال مي‌روند و هنگامي‌که هدف از آن حسگر فعال دور گرديد در صورتي که هدف در ناحيه تحت نظارت حسگر انتشاردهنده جاري باشد، حسگر فعال حالت خود را به حالت تشخيص تغيير مي‌دهد و در غير اين صورت حالت خود را به حالت خواب تغيير خواهد داد و بدين طريق الگوريتم CDTA مصرف انرژي را کاهش خواهد داد.

شکل 4-10: چگونگي تغيير حالات حسگرها[23].
در اين الگوريتم بعد از انتخاب سه حسگر توسط حسگر انتشاردهنده، براي هر کدام از اين سه حسگر بر اساس رابطه4-3، احتمالي بدست خواهد آمد و هر کدام از حسگرها که داراي احتمال بالاتري مي‌باشد به عنوان رهگير اصلي و دو حسگر ديگر به عنوان رهگيرهاي ثانويه انتخاب مي‌گردند. در رابطه 4-3 ، و به ترتيب اشاره به فاکتورهاي مسافت حسگر تا هدف، انرژي باقيمانده حسگر و مسير حرکت براي حسگرهاي شايسته دارند که در اين روابط i نشان‌دهنده حسگرهاي شايسته و j نشان‌دهنده حسگرهاي عضو خوشه در زمان t مي‌باشند. اين حسگرهاي عضو در خوشه‌اي قرار دارند که هدف نيز در زمان t در برد آن خوشه قرار دارد. در رابطه 4-4، di و k به ترتيب اشاره به فاصله حسگري با شماره شناسايي i تا هدف و تعداد حسگرهاي کانديد دارند. در رابطه 4-5، و به ترتيب به انرژي باقيمانده و انرژي اوليه حسگري با شماره شناسايي i اشاره دارند.
(4-3)

(4-4)

(4-5)

(4-6)

در اين الگوريتم به منظور استفاده بهينه از بسته‌هاي اطلاعاتي و کاهش دادن احتمال ايجاد شدن تصادم در هنگام برقراري ارتباط بين حسگرهاي اجرايي و حسگرهاي انتشاردهنده از مکانيزم نشان داده‌شده در شکل 4-11 استفاده گرديده است. همان طور که در شکل 4-11 نشان داده شده است روند اين مکانيزم بدين گونه است که بخشي از فاصله زماني نمونه‌برداري به ارسال اطلاعات توسط حسگرهاي کانديد و بخش ديگر آن به ارتباطات بين حسگرهاي انتشاردهنده اختصاص داده مي‌شود.

شکل 4-11: مکانيزم ارتباطي بين حسگرهاي اجرايي و حسگرهاي انتشاردهنده[23].

فصل پنجم
معماري و شبيه‌سازي الگوريتم پيشنهادي
5-1- مقدمه
در شبکه‌هاي حسگر بي‌سيم مبتني بر خوشه‌بندي با انجام خوشه‌بندي، حسگرها را به گروه‌هايي تقسيم‌بندي مي‌شوند و هر کدام از گروه‌ها توسط يک حسگر بنام حسگر سرخوشه مديريت مي‌گردند و بنابراين خوشه‌بندي باعث مديريت بهتر شبکه مي‌گردد. علاوه بر اين با انجام خوشه‌بندي و مصرف بهتر انرژي مي‌توان طول عمر شبکه را افزايش داد ولي آنچه که در رهگيري هدف مهم است اين است که حسگرها به گونه‌اي مديريت شوند که علاوه بر افزايش طول عمر شبکه، رهگيري هدف نيز داراي دقت بالايي باشد. در اين فصل به شرح الگوريتم پيشنهادي رهگيري هدف در شبکه‌هاي حسگر پرداخته مي‌شود. نوآوري‌هاي الگوريتم پيشنهادي به شرح زير مي‌باشد:
با ارائه يک رويه خوشه‌بندي پيشنهادي ارتباطات حاصل از خوشه‌بندي کاهش يابد.
با ارائه يک رويه جديد شناسايي حسگرهاي شايسته، ارتباطات بين خوشه‌اي را کاهش و يا حذف کرده‌ايم و با توجه به آن انرژي نيز کاهش يافته است.
با ارائه يک رويه تصحيح خطاي پيشنهادي، در صورت گم شدن هدف الگوريتم هدف را مجددا شناسايي ميکند.
در ابتدا با توجه به بررسي‌هاي به عمل آمده از طريق مطالعه الگوريتم‌هاي مختلف از نحوه شکل‌گيري الگوريتم پيشنهادي صحبت خواهد شد. سپس، به بررسي ساختاري الگوريتم پيشنهادي پرداخته مي‌شود و سازوکار آن با استفاده از مفاهيم مختلف توضيح داده مي‌شود. در اين ميان دياگرام حالت براي توضيح کلي نحوه کار الگوريتم پيشنهادي شرح داده مي‌شود. در بخش دوم تعاريف و فرضيات مرتبط با روش پيشنهادي ارائه گرديده است. در بخش سوم الگوريتم پيشنهادي به منظور رهگيري اهداف متحرک با جزئيات کامل شرح داده خواهد شد. در بخش
چهارم و پنجم به ترتيب برنامه شبيه‌ساز و تنظيمات برنامه شبيه‌ساز براي اجراي شبيه‌سازي‌هاي انجام‌شده توسط الگوريتم پيشنهادي ارائه گرديده است. در بخش آخر اين فصل نتايج شبيه‌سازي‌هاي گسترده براي ارزيابي کارايي الگوريتم پيشنهادي با توجه به الگوي حرکتي نقطه راه تصادفي که در فصل سوم به آن اشاره گرديده است ارائه خواهد گرديد.
5-2- مقدمات الگوريتم پيشنهادي
در اين بخش مقدمات الگوريتم پيشنهادي بيان مي‌شود. در ابتدا تعاريف اوليه و در ادامه جزئيات الگوريتم پيشنهادي بيان مي‌گردد.
5-2-1- تعاريف
در اين بخش تعاريف مورد نياز در طراحي الگوريتم پيشنهادي ارائه مي‌شوند. در اين پايان‌نامه شبکه به عنوان يک گراف و حسگرها به عنوان گرههاي گراف در نظر گرفته شده‌اند. حسگرها شماره‌گذاري مي‌شوند و شماره‌ي هر حسگر شناسه آن حسگر را نشان مي‌دهد.
تعريف 1- رويداد: رويداد يک اتفاق است که مي‌تواند بنا به کاربرد توسط هر يک از حسگرهاي شبکه تشخيص داده شود.
تعريف 2- فاصله حسگر عضو خوشه تا سرخوشه: تعداد يالهاي مسيري است که از ميان مسيرهاي بين سرخوشه تا حسگر عضو خوشه،کمينه ترين تعداد يال را دار
ا مي‌باشد.
تعريف 3- شعاع خوشه: حداکثر فاصله بر اساس تعداد يال، بين حسگرهاي عضو خوشه تا حسگر سرخوشه. به منظور سادهسازي در ادامه به وسيله پارامتر k به شعاع خوشه اشاره مي‌شود.
تعريف 4- پيام اعلان سرخوشه شدن(ADV68): پيام اعلان سرخوشه شدن توسط هر حسگر سرخوشه ايجاد مي‌شود. اين پيام مسئول پخش اطلاعات سرخوشه به حسگرهايي که در فاصله kيالي تا سرخوشه قرار دارند مي‌باشد. به منظور ساده‌سازي در ادامه اين پيام، پيام ADV ناميده مي‌شود. ساختار بسته‌ي نماينده در شکل5-1 نشان داده شده است. هر پيام ADV شامل بخش‌هاي زير است.
بخش Type: نوع پيام را نشان مي‌دهد.
بخش TTL: حداکثر تعداد گام‌هايي که پيام ADV مي‌تواند طي کند را مشخص مي‌شود(TTL=k).
بخش Hop Count(HC): تعداد گام‌هاي پيموده شده توسط پيام را نشان مي‌دهد.
بخش CHID: شناسه مبدا ايجادکننده پيام ADV را نشان مي‌دهد( شناسه حسگر سرخوشه ارسال‌کننده پيام)
بخش SID: شناسه حسگر ارسال‌کننده پيام را نشان مي‌دهد که اين فيلد لزوما سرخوشه را نشان نخواهد داد.
بخشNext SID: شناسه حسگري که در گام بعدي که پيام براي آن فرستاده مي‌شود را نشان مي‌دهد.
Type
TTL
HC
CHID
SID
Next SID
شکل5-1: بسته پيام اعلان سرخوشه شدن ADV-Message
تعريف 5- جدول سرخوشه(CH-Table): هر حسگري که پيام ADV را دريافت کند، شماره شناسايي سرخوشه فرستنده‌ي اين پيام(CHID)، فاصله طي شده از حسگر سرخوشه و شماره شناسايي حسگر قبلي که پيام ADV را از آن دريافت کرده است(SID) را در جدول سرخوشه خود ذخيره مي‌شود. به منظور ساده‌سازي در ادامه اين جدول، جدول CH-Table ناميده مي‌شود. شکل5-2 جدول سرخوشه يک حسگر را نشان ميدهد.
HC
CHID
SID

.
.
.

شکل5-2: جدول سرخوشه CH-Table
تعريف 6- پيام عضويت(69JREQ): پيام عضويت توسط هر حسگر غير سرخوشه ايجاد مي‌شود. اين پيام مسئول اعلان عضويت حسگرهاي غير سرخوشه به سرخوشه انتخاب‌شده و اعلان خوشه‌هاي مجاور به سرخوشه انتخاب‌شده مي‌باشد. به منظور ساده‌سازي در ادامه اين پيام، پيام JREQ ناميده مي‌شود. ساختار بستهي پيام عضويت در شکل5-3 نشان داده شده است. هر پيام JREQ شامل بخش‌هاي زير است.
بخش Type: نوع پيام را نشان مي‌دهد.
بخش TTL: حداکثر تعداد گام‌هايي که پيام JREQ مي‌تواند طي کند را مشخص مي‌کند. اين مقدار برابر با مقدار فيلد HC در رکوردي از جدول سرخوشه ميباشدکه در اين رکورد، فيلدهاي CHID و SID به ترتيب برابر با شماره شناسايي حسگر سرخوشه انتخاب‌شده و حسگر ارسال‌کننده بسته مي‌باشد.
بخش Hop Count(HC): تعداد گام‌هاي پيموده شده توسط پيام را نشان مي‌دهد.
بخش SID: شناسه حسگر ارسال‌کننده پيام را نشان مي‌دهد.
بخشPosition of Source : موقعيت حسگر ايجادکننده پيام را نشان مي‌دهد.
بخش Source ID: شناسه حسگر ايجادکننده پيام را نشان مي‌دهد و لزوما همان SID نمي‌باشد.
بخشNext SID: شناسه حسگري که در گام بعدي که پيام براي آن فرستاده مي‌شود را نشان مي‌دهد.
بخشSelected CHID: شناسه حسگر سرخوشه‌اي است که حسگر ارسال‌کننده پيام به عنوان حسگر سرخوشه خود از بين حسگرهاي سرخوشه ارسال‌کننده پيام ADV به اين حسگر انتخاب مي‌کند.
بخشNc: تعداد حسگرهاي سرخوشه‌اي است که براي اين حسگر پيام ADV را ارسال کرده است. اين فيلد مقداري برابر با تعداد رکورد هاي جدول سرخوشه دارد.
بخشCHID0:شناسه اولين حسگر سرخوشه‌اي است که براي اولين بار پيام ADV را به حسگر ايجادکننده پيام JREQ ارسال کرده است.
بخشCHIDnc :شناسه آخرين حسگر سرخوشه‌اي است که براي آخرين بار پيام ADV را به حسگر ايجادکننده پيام JREQ ارسال کرده است.
Type
TTL
HC
Source ID
Position of Source
SID
Next SID
Selected CHID
nc
CHID0

CHIDNc
شکل5-3: بسته پيام عضويت JREQ-Msg
تعريف 7- حسگرهاي مرزي بين خوشه‌ها: حسگرهايي هستند که بيش از يک حسگر سرخوشه به آن پيام ADV را ارسال کرده‌اند. اين حسگرها در جدول CH-Table خود داراي حداقل دو فيلد متفاوت CHID ميباشند.
تعريف 8- جدول خوشههاي مجاور70(AC-Table): هر سرخوشه به منظور ذخيره اطلاعات حسگرهاي سرخوشه خوشههاي مجاورش، بعد از دريافت پيام JREQ، فيلدهاي زير را در جدول خوشه‌هاي مجاور ذخيره مي‌کند.
شماره شناسايي سرخوشه خوشه مجاور(CHID) بدست آمده از پيام JREQ
ليستي از شماره شناسايي حسگرهاي مرزي ايجادکننده پيام JREQ . اين ليست شامل حسگرهاي مرزي ايجادکننده پيام JREQ مي‌باشند که در پيام JREQ ايجادشده توسط حسگرهاي مرزي فيلد CHID وجود داشته باشد.
به منظور سادهسازي در ادامه اين جدول، جدول AC-Table ناميده ميشود. شکل5-4 جدول خوشههاي مجاور يک حسگر سرخوشه را نشان ميدهد.
CHID
SID0

SIDn

.
.
.
.
.
.

شکل5-4: جدول خوشه‌هاي مجاور AC-Table
تعريف 9- جدول حسگرهاي عضو خوشه71(CM-Table): هر سرخوشه به منظور ذخيره اطلاعات حسگرهاي عضو خود بعد از دريافت پيام JREQ، شناسه حسگر ايجادکننده پيام JREQ(Source ID) و موقعيت آن حسگر(x,y) را در جدول حسگرهاي عضو خوشه خود ذخيره مي‌کند. به منظور ساده‌سازي در ادامه اين جدول، جدول CM-Table ناميده ميشود. شکل5-5 جدول CM-table يک حسگر سرخوشه را نشان ميدهد.
SID
X-Postion
Y-Postion

.
.
.
.
.
.

شکل5-5:جدول حسگرهاي عضو خوشه
تعريف 10- پيام بيدارباش72: پيام بيدارباش توسط گره سرخوشه به منظور شناسايي هدف به حسگرهاي شايسته ارسال مي‌گردد. ساختار پيام بيدارباش در شکل5-6 نشان داده شده است. هر پيام بيدارباش شامل بخش‌هاي زير مي‌باشد:

بخش Type: نوع پيام را نشان مي‌دهد.
بخش TTL
: حداکثر تعداد گام‌هايي که پيام بيدارباش مي‌تواند طي کند را مشخص مي‌کند.
بخش Hop Count(HC): تعداد گام‌هاي پيموده شده توسط پيام را نشان مي‌دهد.
بخش CHID: شناسه حسگر سرخوشه ايجادکننده پيام را نشان مي‌دهد.
بخشNext SID: شناسه حسگري که در گام بعدي پيام براي آن فرستاده مي‌شود را نشان مي‌دهد.
بخشDestination SID: شناسه حسگر شايسته‌اي است که پيام بيدارباش براي آن ارسال گرديده است.
بخشTD: معرفي کننده توصيف‌کننده هدفي است که حسگر شايسته وظيفه شناسايي آن هدف را بر عهده دارد.
Type
TTL
HC
CHID
Next SID
Destination SID
TD
شکل5-6: بسته پيام بيدارباش
تعريف 11- حسگر شايسته: حسگري است که حسگر سرخوشه وظيفه رهگيري هدف را به آن محول کرده است و در هر بار شناسايي هدف حسگر سرخوشه سه حسگر را به عنوان حسگر شايسته انتخاب مي‌کند.
تعريف 12- پيام ارسال اطلاعات توسط حسگر شايسته: پيام ارسال اطلاعات توسط حسگرهاي شايسته به منظور بدست آوردن موقعيت واقعي هدف با استفاده از فاصله نسبي حسگرهاي شايسته به حسگر سرخوشه خود ارسال مي‌کنند. ساختار پيام ارسال اطلاعات در شکل5-7 نشان داده شده است. اين بسته پيام شامل بخشهاي زير مي‌باشد:
Type: نوع پيام را نشان مي‌دهد.
HC: تعداد گام‌هاي پيموده شده توسط پيام را نشان مي‌دهد.
CHID: شناسه حسگر سرخوشه‌اي را نشان مي‌دهد که حسگر شايسته اطلاعات خود را براي آن ارسال مي‌کند.
Next SID: شناسه حسگري که در گام بعدي پيام براي آن فرستاده مي‌شود را نشان مي‌دهد.
فاصله نسبي حسگر شايسته تا هدف مورد نظر: ميزان فاصله بدست آمده توسط حسگرهاي شايسته را نشان مي‌دهد که نحوه محاسبه آن در بخش 5-2-2 اشاره گرديده است.
ميزان انرژي حسگر شايسته: ميزان انرژي که حسگر شايسته به منظور رهگيري هدف مصرف کرده است. حسگر سرخوشه از اين فيلد به منظور انتخاب حسگرهاي شايسته استفاده مي‌کند.
Source ID(شماره شناسايي حسگر شايسته): شناسه حسگر شايسته که موظف به رهگيري هدف مي‌باشد و اين پيام را ايجاد کرده است.
Type
HC
CHID
Next SID
Relative
Distance
Energy Level
Source ID
شکل5-7:بسته ارسال اطلاعات توسط حسگرهاي شناسايي کننده هدف
تعريف 13- پيام انتخاب حسگرهاي شايسته توسط خوشه‌هاي همسايه: اين پيام توسط حسگر سرخوشه جاري به منظور انتخاب سه حسگر که هدف در برد حسي آنها قرار دارد به حسگرهاي سرخوشه همسايه ارسال مي‌گردد. ساختار پيام در شکل5-8 نشان داده شده است. اين بسته شامل بخشهاي زير مي‌باشد.
Type: نوع پيام را نشان مي‌دهد.
HC: تعداد گام‌هاي پيموده شده توسط پيام را نشان مي‌دهد.
CHID: شماره حسگر سرخوشه ايجادکننده اين پيام را نشان مي‌دهد.
Destination CHID: شماره حسگر سرخوشه دريافت‌کننده اين پيام را نشان مي‌دهد.
Number of sensor needed(تعداد حسگرهاي شايسته مورد نياز): تعداد حسگرهاي شايسته به غير از حسگرهاي شايسته موجود در برد حسگر سرخوشه CHID را نشان مي‌دهد.
TD(توصيف‌کننده هدف مورد شناسايي): مشخصات هدف مورد شناسايي را نشان مي‌دهد.
Type
HC
CHID
Destination CHID
Number OF Sensor Needed
TD
شکل5-8: بسته پيام انتخاب حسگرهاي شايسته توسط خوشه‌هاي همسايه
5-2-2- فرضيات الگوريتم پيشنهادي
در الگوريتم پيشنهادي فرض گرديده است که اهداف هميشه از خارج شبکه وارد مي‌شوند و در داخل هدفي

پاسخی بگذارید

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