منابع مقاله با موضوع سلسله مراتب

که در اين ليست l0 اشاره به مجموعه‌اي از اهداف دارد که در ناحيه حسگرx قرار دارند و نيز l1,..,lk اشاره به مجموعه‌اي از اهداف دارند که در ناحيه حسگرهاي فرزند حسگرx قرار دارند. در صورتي که پيام dep(o1,a,b) توسط حسگرx دريافت گرديد، اگر هدف o1 متعلق به مجموعه L0 باشد آن هدف از ليست L0 حذف مي‌گردد و ارسال پيام از حسگرx به حسگر چاهک تا زماني ادامه مي‌يابد که هدف در ليست شناسايي آن حسگر نباشد. هنگامي‌که هدف در برد حسگرb قرار گرفت، حسگرb پيام arv(o1,b,a) را از طريق درخت همراه به حسگر چاهک ارسال مي‌کند. هر حسگري که در مسير حسگرb به حسگر چاهک اين پيام را دريافت کند، در صورتي که هدف o1 در ليست شناسايي آن حسگر نباشد، آن هدف را به ليست شناسايي حسگر اضافه مي‌کند و پيام arv(o1,b,a) توسط حسگر به سمت گره چاهک ارسال مي‌گردد. همان طور که در شکل2- 11 قسمت (ب) نشان داده شده است با حرکت هدف1 از حسگرk به j پيام‌هاي dep(o1,a,b) و arv(o1,b,a) به حسگر چاهک ارسال گرديده است.

شکل2- 11: الف: ارسال پيام جستجو توسط حسگر چاهک به منظور شناسايي هدف اول، ب: خارج شدن هدف اول از برد حسگرK و وارد شدن آن به برد حسگرG[11].
2-4- رويکرد مبتني بر پيش‌بيني
2-4-1- الگوريتم TTMB
در الگوريتم TTMB23[12]، روشي با استفاده از حسگرهاي ناظر و پشتيبان ارائه گرديده است. در اين الگوريتم از روشهاي رهگيري بر مبناي پيش‌بيني ساده براي اين کار استفاده گرديده است. در روشهاي رهگيري مبتني بر پيشبيني ساده يک حسگر اطلاعات را از ديگر حسگرها دريافت ميکند و با اطلاعات خود مقايسه مي‌کند. در اين شبکه موجوديتي بنام رهگير که قصد رهگيري هدفي را دارد تعريف مي‌شود و حسگر پشتيبان نيز در حالاتي که ناظر دچار مشکل مي‌شود جايگزين حسگر ناظر ميگردد. فرض مي‌شود که هر ناظر حسگرهاي همسايهاش را مي‌شناسد. وقتي يک حسگر توسط رهگير مورد پرسش24 قرار مي‌گيرد بررسي مي‌کند که آيا هدف مورد نظر در نزديکي‌اش است و يا خير. در صورت وجود هدف مورد نظر در نزديکي آن حسگر، حسگر به عنوان ناظر انتخاب مي‌شود. اگر هدف در همسايگي ناظر باشد، ناظر به رهگيري خود ادامه مي‌دهد. در همين هنگام ناظر يک ناظر و پشتيبان جديد را بر اساس مسير حرکت هدف انتخاب مي‌کند که اين دو حسگر به ترتيب متعلق به حسگرهاي مجموعه همسايگي جاري و يکي از حسگرهاي مجموعه همسايگيهاي مجاور ميباشد. وقتي هدف از همسايگي ناظر خارج شد ناظر به رهگير، ناظر جديد را معرفي ميکند. زوج حسگرهاي ناظر و پشتيبان يک زوج منطقي را تشکيل مي‌دهند که يک ليست پيوندي از آنها که در هر مرحله به صورت تدريجي ساخته مي‌شود مسير طي شده توسط هدف را تعيين مي‌کند. در اين الگوريتم هدف مي‌تواند سرعت متغييري داشته باشد و همچنين، از تبادلات ميان حسگري بهره مي‌برد. اگر حسگري ناظر باشد و هدف در يکي از وجوهي باشد که حسگر ناظر يکي از رئوس آن‌ وجوه ميباشد، وجوهي که هدف در آن‌ها نيست وجوه همسايه تلقي مي‌شوند. وجه به چندضلعي‌هايي گفته مي‌شود که حسگرها رئوس آنها بشمار مي‌آيند. حسگر ناظر اطلاعات مربوط به اين وجوه را نگهداري مي‌کند. همسايگان فوري يک ناظر، حسگرهايي ميباشند که فاصله آنها تا حسگر ناظر يک پيوند ارتباطي مي‌باشد. بنابراين همسايگان فوري رئوس وجهي هستند که هدف در آن قرار دارد و بقيه رئوس اين وجه همسايگان دور ناظر ناميده مي‌شوند. اين الگوريتم براي صرفه‌جويي در مصرف توان از يک ماشين حالت استفاده مي‌کند که داراي سه حالت فعال، بيدار و غيرفعال است که شکل2-12، ماشين حالت الگوريتم TTMB را نشان مي‌دهد. در حالت فعال حسگرها مي‌توانند اطلاعات را ارسال و دريافت کنند و همچنين توانايي تشخيص هدف را دارند ولي در حالت بيدارباش حسگر فقط توانايي تشخيص هدف را دارد و در حالت خواب حسگر هيچ‌گونه عملي انجام نمي‌دهد. در شکل2-12 حالت S0 اشاره به اين دارد که حسگر در حالت فعال قرار دارد، حالت S1 اشاره به اين دارد که حسگر در حالت بيدارباش قرار دارد و حالت S2 اشاره به اين دارد که حسگر در حالت خواب قرار دارد. در اين الگوريتم با استفاده از مکان کنوني هدف و مکان آن در يک واحد زماني قبل سرعت و جهت حرکت هدف را به دست ميآورد و با استفاده از يک توزيع دو بعدي گوسي موقعيت آينده هدف پيش‌بيني مي‌گردد و حسگري که به هدف پيش‌بيني‌شده نزديک‌تر است به عنوان ناظر جديد انتخاب مي‌گردد. بنابراين در پروتکل TTMB ابتدا رهگير يک پيام را با روش سيل‌آسا به تمام حسگرها مي‌فرستد تا از محل هدف مطلع شود. حسگري که به هدف از همه نزديک‌تر است به عنوان ناظر انتخاب مي‌شود. در هنگام گم شدن هدف، به منظور شناسايي اهداف گم شده اگر ناظر نتواند هدف را شناسايي کند کارها بدست ناظر پشتيبان سپرده ميشود. در صورتي که پشتيبان نيز موفق به شناسايي هدف نگرديد، به ناظر قبلي پيامي ارسال ميگردد و ناظر قبلي از تمام همسايگان دورن وجهي‌اش مي‌خواهد تا به دنبال هدف بگردند و اگر آن‌ها نيز موفق به شناسايي هدف نگرديدند از حسگرهاي وجوه همسايه ناظر قبلي به منظور شناسايي هدف کمک گرفته ميشود و در صورتي که آن‌ها هم هدف را شناسايي نکردند پيامي به رهگير ارسال ميگردد تا پرسش را دوباره تکرار کند.

شکل2-12: ماشين حالت الگوريتم TTMB [12].
2-4-2- الگوريتم کاهش خطا مکاني به صورت انرژي آگاه
در الگوريتم کاهش خطاي مکاني به صورت انرژي آگاه[13]، يک چارچوب کاهش خطاي مکاني براي رهگيري اهداف ارائه گرديده است که در اين چارچوب کاهش خطاي مکاني از دو رويکرد اجتناب از خطا و تصحيح خطا استفاده گ
رديده است. رويکرد اجتناب از خطا شامل يک روش جلوگيري از خطا به وسيله بيدار کردن گروهي از حسگرها پيش از رسيدن هدف به موقعيت پيش‌بيني‌شده هدف است که اگر تغيير جهتي بر خلاف پيش‌بيني به وجود آمد هدف قابل‌شناسايي باشد. بنابراين رويکرد تصحيح خطا به دليل پيچيدگي زماني و محاسباتي آن در بدترين حالت استفاده مي‌شود. وقتي رويکرد اجتناب از خطا جواب نداد ناحيه بيدارباش حسگرها به اندازه مناسب بزرگ مي‌شود. با توجه به اينکه براي رهگيري هدف، پيش‌بيني صحيح مکان بعدي هدف و حوزه مناسب براي بيدار کردن حسگرها مهم ميباشد و در صورت انتخاب مناسب حوزه بيدارباش، تغيير اندک در جهت حرکت هدف، باعث گم شدن هدف نمي‌شود بنابراين اندازه حوزه بيدارباش بسيار مهم ميباشد و بر اساس عوامل گوناگوني مانند سرعت هدف، زمان سپري‌شده، نرخ خطاي قابل‌تحمل و غيره بدست آورده ميگردد. شکل2-13 حوزه‌هاي بيدارباش کنوني و آينده را نشان ميدهد.

شکل2-13: حوزه‌هاي بيدارباش کنوني و آينده[13].
در شکل2-13 منطقه سايه‌دار محل وجود هدف است و دايره با خط ممتد حوزه بيدارباش هدف در زمان کنوني است. اما دايره خط چين حوزه بيدارباش براي زمان آينده هدف را نشان ميدهد. ? زاويه‌اي است که با آن مقدار دقت در رهگيري و اندازه خطاي قابل‌تحمل طرح تنظيم مي‌شود. هر چه مقدار آن بزرگتر باشد احتمال گم شدن هدف کمتر مي‌شود اما انرژي بيشتر در شبکه مصرف مي‌شود. در الگوريتم کاهش خطاي مکاني به صورت انرژي آگاه، در رويکرد اجتناب از خطا بايد هدف به اندازه کافي در حوزه بيدارباش کنوني باقي بماند تا بتوان پيام بيدارباش به حسگرهاي حوزه بيدارباش بعدي ارسال گردد. حسگرها در اين روش به چهار گروه تقسيم مي‌شوند: حسگرهاي خوابيده، حسگرهاي فعال بدون خطا، حسگرهاي فعال با خطا و حسگرهاي در حوزه آينده. اين گروه‌بندي در شکل2-14 نشان داده شده است.

شکل2-14: انواع حسگرها در رويکرد اجتناب از خطا [13].
همان طور که در شکل2-14 نشان داده شده است حسگرهاي فعال بدن خطا مي‌توانند هدف را تشخيص دهند ولي حسگرهاي فعال با خطا نمي‌توانند هدف را تشخيص دهند. حسگرهاي فعال آينده، مربوط به حسگرهاي فعالي هستند که در حوزه آينده قرار دارند و مسئوليت رديابي هدف در زمان آينده را بر عهده خواهند داشت. اگر هدف در ناحيه قطاع سايه‌دار باشد در نتيجه در زمان بعدي در حوزه بيدارباش پيش‌بيني‌شده خواهد بود اما اگر نباشد الگوريتم تصحيح خطا اجرا مي‌گردد. اگر زمان کافي براي محاسبه مجدد وجود داشته باشد فرايند پيش‌بيني دوباره تکرار شده و مکان جديد بدست آمده و حسگرهاي آن حوزه به حالت بيدارباش مي‌روند. ولي اگر زمان کافي براي اين کار نباشد يعني خطا در مکان‌هاي نزديک مرز حوزه بيدارباش فعلي تشخيص داده شد خود حسگر مرزي حوزه بيدارباش خود را تشکيل مي‌دهد تا زماني کافي براي بيدار کردن حوزه پيش‌بيني‌شده قبل از رسيدن هدف به آن را مهيا کند. پس از اين کار فرايند تکنيک اجتناب از خطاي معمول ادامه مي‌يابد. در مکانيزم تصحيح خطا اگر هدف در مدت زمان معيني به حوزه بيدارباش پيش‌بيني‌شده نرسيد سرخوشه فعلي بايد يک حوزه بيدارباش جديد و بزرگتر تعريف کرده تا بتوان هدف را رديابي کرد. اين امر از طريق تنظيم يک زمان‌سنج در سرخوشه در حوزه بيدارباش پيش‌بيني‌شده ميسر است. اگر اين زمان‌سنج به انتها رسيد و هدف پيدايش نشد به سرخوشه قبلي خبر مي‌دهد تا حوزه جديدتر و بزرگتر را تشکيل دهد. در اين الگوريتم با استفاده از آخرين سرعت بدست آمده و سرعت حداکثري و شتاب هدف، يک شعاع بهينه که از شعاع حداکثري کمتر است بدست آورده ميشود و بدين ترتيب انرژي کمتري در شبکه مصرف ميگردد.
2-4-3- الگوريتم FTPS
در الگوريتم FTPS25 [14]، يک رويکرد رهگيري هدف مقاوم در برابر بروز خطا در شبکه حسگر بي‌سيم ارائه گرديده است تا بتواند از گم شدن هدف جلوگيري گردد. اين رويکرد با استفاده از تکنيک پيش‌بيني رشدي چند سطحي26، قابليت اطمينان پيشبيني را افزايش و تعداد حسگرهاي فعال‌شده را کاهش ميدهد و بدين طريق انرژي را به صورت بهينه مصرف مي‌کند.
در الگوريتم FTPS فرض گرديده است که شبکه به خوشه‌هايي تقسيمبندي گرديده است. در اين الگوريتم فرض گرديده است که تمام حسگرها مکان خود را ميدانند و هر خوشه نيز داراي يک سرخوشه ميباشد که از اعضاي خوشه خود باخبر ميباشد. در سازوکار رهگيري هدف به منظور صرفه‌جويي در مصرف انرژي، تمام حسگرها بجز يک حسگر که هدف را دنبال مي‌کند خواب هستند. رهگيري هدف هنگامي‌که سرخوشه پيامي مبني بر اينکه هدف احتمالا در خوشه تحت نظارت آن است دريافت کرد شروع مي‌گردد، سپس سرخوشه تمام حسگرهاي خوشه خود را به منظور تشخيص هدف به حالت فعال مي‌برد. بنابراين سرخوشه تمام پردازش‌هاي رهگيري هدف را انجام ميدهد و اعضاي آن فقط داده‌هاي حس شده از هدف را به آن ارسال مي‌کنند. به منظور انجام مکانيزم هاي رهگيري هدف و بازيابي از دو زمان‌سنج به نام‌هاي زمان‌سنج رهگيري و زمان‌سنج بازيابي به ترتيب به منظور تشخيص پايان زمان رهگيري و زمان بازيابي توسط سرخوشه استفاده مي‌گردد. در صورتي که سرخوشه پيام تشخيص هدفي را از اعضايش دريافت نکند بررسي مي‌کند که آيا امکان پيشبيني با سطوح بالاتر و دقيقتر وجود دارد و يا خير. اگر امکان پيش‌بيني با سطوح بالاتر وجود داشت فرايند رهگيري ادامه مي‌يابد و سرخوشه جاري سرخوشه بعدي را بيدار مي‌کند. در غير اين صورت هدف گم شده تلقي مي‌شود و سرخوشه فرايند بازيابي
هدف را آغاز ميکند. در فرايند بازيابي ابتدا برد حوزه بازيابي بر اساس آخرين سرعتهاي ثبت‌شده هدف محاسبه ميگردد. سپس پيام بيداري توسط سرخوشه جاري به تمام سرخوشه هاي درون حوزه بازيابي فرستاده مي‌شود و زمان‌سنج بازيابي راهاندازي مي‌گردد. در اين هنگام هر سرخوشه که اين پيام را دريافت مي‌کند به اعضايش مي‌گويد که به دنبال هدف بگردند و زمان‌سنج رهگيري خود را راه‌اندازي مي‌کند. وقتي زمان‌سنج به پايان رسيد، اگر هدف در خوشه پيدا شد يک پيام تاييد به سرخوشه جاري ارسال مي‌کند تا از محاسبه مجدد برد حوزه بازيابي و فرستادن پيام بيدارباش جلوگيري کند و سرخوشهاي که هدف در برد خوشه تحت نظارت آن قرار دارد به عنوان سرخوشه جاري انتخاب مي‌شود و رهگيري از اين سرخوشه ادامه مي‌يابد. اگر قبل از پايان زمان‌سنج بازيابي سرخوشه جاري هيچ پيام تاييدي مبني بر پيدا شدن هدف دريافت نکرد، سرخوشه جاري برد حوزه بازيابي خود را افزايش داده و پيام بيدارباش را براي سرخوشه هاي درون برد حوزه بازيابي ارسال مي‌کند. اگر چند خوشه بتوانند هدف را تشخيص دهند سرخوشه فعلي براي جلوگيري از ثبت چند مسير براي هدف هنگام دريافت اولين پيام تاييد، پيامي به ديگر خوشه‌ها ارسال مي‌کند تا از ادامه جستجوي هدف منصرف شوند. در سازوکار پيش‌بيني ارائه شده در اين الگوريتم تعداد سطوح پيش‌بيني بر اساس حرکت هدف بعد از فاز يادگيري محاسبه مي‌گردد و بدين منظور حسگرها تعداد شکست‌ها در پيدا کردن هدف را ثبت مي‌کنند. بعد از ثبت هر خطاي پيشبيني، در آخر با يک آستانه خطا مقايسه مي‌شود و اگر از آن بيشتر بود يکي به سطوح پيش‌بيني اضافه مي‌شود و هر تشخيص صحيح پيش‌بيني نيز ثبت مي‌گردد و در انتها با يک آستانه موفقيت مقايسه مي‌شود و اگر از آن بيشتر بود از سطوح پيش‌بيني يکي کم مي‌گردد. شکل2-15 مثالي را نشان مي‌دهد که در آن تعداد سطوح پيش‌بيني، برابر سه است.

شکل2-15: مثالي از پيش‌بيني سه سطحي [14].
2-4-4- الگوريتم HPS
در الگوريتمHPS27 [15]، يک رويکرد پيش‌بيني سلسله مراتبي به منظور رهگيري هدف در شبکه‌هاي حسگر سلسلهمراتبي28 ارائه گرديده است. در اين الگوريتم فرض گرديده است که شبکه به خوشه‌هايي تقسيمبندي گرديده است و هر کدام از اين خوشه‌ها داراي يک سرخوشه ميباشند. در اين الگوريتم از يک رويه پيشبين استفاده شده است که اين رويه با استفاده از تکنيک کمترين مربعات بازگشتي و مکان‌هاي پيشين بدست آمده هدف، مکان بعدي هدف پيش‌بيني ميشود. در اين معماري دو لايه، حسگرهاي شبکه به دو دسته سرخوشه‌ها و حسگرهاي معمولي تقسيم گرديدهاند که سرخوشهها ميتوانند با حسگرهاي معمولي عضو خود در ارتباط باشند و همچنين سرخوشه‌ها ميتوانند با يکديگر ارتباط داشته باشند. حسگرهاي معمولي عضو خوشه، حسگرهايي از نوع حسگرهاي دودويي فرض شده‌اند که اگر هدف در برد حسي آن‌ها قرار دارد عدد يک و در غير اين صورت عدد صفر را براي سرخوشه خودشان ارسال ميکنند. حسگرهاي سرخوشهها داراي توان پردازشي بالاتري نسبت به حسگرهاي معمولي هستند و از منبع انرژي بي‌نهايتي برخوردارند ولي حسگرهاي معمولي، حسگرهايي هستند که داراي زيرسيستم‌هايي با توان پردازشي و انرژي محدودي ميباشند. در اين معماري فرض گرديده است که سرخوشه‌ها و حسگرهاي معمولي مي‌توانند در دو حالت خوابيده و فعال، به فعاليت خود ادامه دهند. حسگرهاي سرخوشه هنگامي در حالت فعال قرار مي‌گيرند که يک سرخوشه همسايه‌اش به آن اطلاع دهد که هدف از

این نوشته در پایان نامه ها و مقالات ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.