ب با مسافت را برای حسگر ها ارسال میکنند، بر اساس این سه سطح از پاور ناحیه مورد نظر به نواحی کوچکتر تقسیم میشوند و حسگر ها پایینترین سطح پاور را که از هر حسگر مرجع دریافت کردهاند را همراه با دادههای خود برای پردازش به سینک میفرستند و بر اساس پاور سیگنالهای دریافتی از حسگر های مرجع موقعیت آنها تخمین زده میشود.
ونگ در [20] یک روش برای مکانیابی مطرح کرده است که از برآوردکننده مربعات حداقل کلی (TLS)50 در تکنیک TDOA استفاده میکند، اطلاعات مبهم در رابطه با مکان را فرمولبندی میکند و بر خلاف روشهای مطرح شده که فرضیات گاسین را برای نویزهای اندازهگیری شده و خطاهای مکانیابی در نظر میگیرند به هیچ توزیعی در رابطه با نویز و خطا وابسته نیست. شبیهسازیهای انجام شده نشان دادهاند که این روش نسبت به روشهایی که بر اساس LS، برآورد مکان را انجام دادهاند بهتر عمل کرده است ولی این روش فقط برای زمانی که حسگر های موجود در شبکه دارای مکان ثابت هستند کارایی دارد.
چنگ و همکارانش در [21] تمامی روشهای مطرح شده برای مکانیابی در شبکههای حسگر بیسیم را که تا سال 2012 مطرح شدهاند را به صورت کامل بررسی و تحلیل کرده اند و برای تحلیل، روشهای مطرح شده را طبق شکل 3- 1 دستهبندی کردهاند.
دستهبندی روشهای مکانیابی [21]
همزمانسازی
در این قسمت تحقیقات انجام شده در مبحث همزمانسازی از سال 2006 تا کنون بررسی میشوند.
سامر در [22] پروتکل همزمانسازی GTSP را مطرح کرده است که حسگر ها به صورت دورهای سیگنالهای همزمانی را به سوی همسایههای خود منتشر میکنند و سعی میکنند روی یک ساعت منطقی با همسایههای خود به توافق برسند و از یک الگوریتم ساده برای بروز کردن ساعتهای دریافتی استفاده میکنند. از مزایای GTSP این است که همزمانسازی را به صورت محلی انجام میدهد و این باعث میشود که در برابر خرابی یک حسگر به صورت قدرتمند عمل کند و تغییرات توپولوژی شبکه تاثیر چندانی روی آن نداشته باشد ولی یک حسگر فقط قادر به ارتباط همگام با همسایگان خود میباشد.
رابرت در [23] برای همزمانسازی حسگر ها، RBS و TPSN را با یکدیگر ترکیب و در شبیهسازی خود این الگوریتم ترکیبی را با RBS و TPSN مقایسه کرده است. مقایسهها نشان میدهند که الگوریتم ترکیبی و TPSN در مصرف انرژی، چندان تحت تاثیر سایز شبکه قرار نمیگیرند ولی مصرف انرژی در RBS وابسته به تراکم حسگر ها در یک ناحیه داده شده، میباشد و با افزایش تعداد حسگر ها در شبکه، الگوریتم ترکیبی بسیار بهتر از TPSN و RBS عمل میکند.
ژالین در [24] SLTP را بیان کرده است که برای انجام همزمانسازی، حسگر های موجود در شبکه را خوشهبندی میکند و برای اینکه بالاسری51 ناشی از خوشهبندی و همچنین مصرف انرژی را در حسگرها هنگام همزمانسازی کاهش دهد از مدل رگرسیون خطی استفاده میکند همچنین از این مدل برای محاسبه زمان استفاده میکند لذا میتواند اریب زمانسنجی و انحراف را بین هر حسگر و حسگر سرخوشه جهت برآورد کردن زمان محلی برآورد کند. شبیهسازیها نشان میدهد این روش نسبت به روشهای قبلی از نطر مصرف انرژی، صحت همزمانسازی و مقیاسپذیری بهتر عمل میکند.
مکانیابی و همزمانسازی به صورت همزمان
ژیانگ در [25] برای همزمانسازی و مکانیابی به صورت همزمان، از حسگر های مرجع- حداقل سه حسگر مرجع باید وجود داشته باشد – به صورت سلسلهمراتبی گام به گام استفاده میکند، البته باید توجه کرد روش سلسلهمراتبی استفاده شده از نوع متمرکز است به این صورت که پروسه از حسگر مرجع شروع شده و به سطح بعد پیش میرود. چون از روش سلسله مراتبی استفاده شده است احتمال انتشار خطا در هر سطح به سطح بعد افزایش پیدا میکند بنابراین این امکان وجود دارد که حسگر هایی که در سطحهای بعدی به عنوان حسگر مرجع در نطر گرفته میشوند به دلیل انتشار خطا، موقعیت و زمان کاملا دقیقی نداشته باشند، این مساله در این روش تحت عنوان حسگر مرجع نادرست52 مدنظر قرار گرفته است و برای حسگر های مرجع دقیق53 از اتصال برآوردکننده احتمال حداکثر54 و برآوردکننده حداقل مربعات که از نظر محاسباتی کاراتر میباشد استفاده کرده است و برای حسگر های مرجع نادرست، حداقل مربعات کلی تعمیمیافته (GTLS)55را مطرح میکند و میانگین مربعات خطا و مرزهای پایین کرامر رائو را هم برای حسگر های مرجع دقیق و هم برای حسگر های مرجع نادرست مطرح کرده است. در روش مطرح شده در هر زمان فقط یک حسگر با حسگر مرجع همزمانسازی و مکانیابی میشود و فرض را بر این قرار داده است که هر حسگر معمولی برای به دست آوردن اطلاعات مکان و زمان خود از انتشار به صورت خط مستقیم (LOS)56 با حسگر های مرجع ارتباط برقرار میکند. علاوه بر این فرض شده است که حسگر های مرجع همگی با یک زمان مرجع همزمان میشوند. در نهایت ارزیابیهای انجام نشان دادهاند که برآوردکنندههای اتصالی، از نظر خطا در مکانیابی و انحراف زمانی بسیار بهتر از روشهای جداگانه همزمانسازی و مکانیابی عمل میکنند ولی از نظر مصرف انرژی ارزیابی انجام نشده است.
چپورای در [26] شبکهای کاملا غیرهمزمان، شامل یک حسگر و تعداد کمی حسگر مرجع را در نظر میگیرد و برای آن همزمانسازی و مکانیابی را به صورت همزمان انجام میدهد، برای انجام این کار آخرین حسگر مرجع را به عنوان مرجع که ساعت مطلق دارد، در نظر میگیرد و از یک مدل داده خطی استفاده میکند، پارامترهای ساعت، شامل اریب زمانسنجی و انحراف ساعت با استفاده از این مدل داده، برای حسگری که میخواهیم همزمانسازی و مکانیابی را برای آن انجام دهیم، به دست میآیند و با استفاده از برآورد کننده حداقل مربعات در مدل داده مطرح شده، مسافت بین این حسگر و حسگر های مرجع تخمین زده میشود، با استفاده از این تخمین مسافت، مکان حسگر نیز برآورد میشود. در نهایت از مرز پایین کرامر رائو به عنوان برآوردکننده معیار استفاده میکند و خطای مربع میانگین ریشه57 را بررسی میکند و نشان میدهد که هم در تخمین موقعیت و هم در تخمین زمان نسبت به روشهای تعین مسافت و همزمانسازی بهتر عمل میکند ولی این روش برای شبکههای بزرگ کارایی ندارد ولی روش مطرح شده در [25]، هم برای شبکههای کوچک و هم برای شبکههای بزرگ کارایی دارد.
شبکههای حسگر بیسیم زیرآب
در این قسمت تکنیکهای مطرح شده در همزمانسازی، مکانیابی و همزمانسازی و مکانیابی به صورت توامان، در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب بررسی میشوند.
مکانیابی
همانطور که قبلا بیان شد الگوریتمهای مکانیابی بطور متداول یا بر اساس مسافت هستند یا بدون درنظر گرفتن مسافت، که الگوریتمهای بر اساس مسافت نیز یا بر اساس ارتباطات هستند و یا بر اساس اتصالات. در این قسمت تکنیکهای مکانیابی مطرح شده را بررسی میکنیم.
آستین در[27] PARADIGM را مطرح میکند برای مکانیابی حسگرهای زیرآب از ارتباط با راهنماهای شناور موجود در سطح آب58 که مجهز به GPS هستند استفاده میکند، به همین دلیل همزمانسازی پایهای برای مکانیابی است، پس میتوان اطلاعات زمان را به اطلاعات مسافت تبدیل کرد.
هان در [28] با در نظر گرفتن نیمی از زمان رفت و برگشت برای تخمین تاخیر انتشار، مکانیابی را بدون نیاز به همزمانسازی، از طریق ارتباط یک حسگر با چند راهنمای شناور موجود در سطح انجام میدهد، از معایب این روش این است که بار ترافیکی سنگینی را به شبکه تحمیل میکند.
چنگ در[29] یک روش تعیین موقعیت آرام59 را مطرح میکند که برای تعیین موقعیت، نیاز به همزمانسازی حسگر ها ندارد و حسگرها ازطریق گوش دادن غیرفعال به پیامهایی که بین حسگر های مرجع مبادله میشوند، مکانیابی میشوند، لذا نیاز به چهار حسگر مرجع غیر همصفحه که میتوانند دو به دو یکدیگر را شحسگر کنند، دارد.
روشهای مطرح شده در بالا روشهای مبتنی بر ارتباطات بودند ولی در زمانی که حسگرها با یکدیگر ارتباط مستقیم نداشته باشند، تخمین مسافت بر اساس اطلاعاتی که از اتصالات به دست میآید انجام میشود، در ادامه این روشهای مکانیابی بیان میشود.
ژو در [30] همانطور که در بالا بیان شده است روشی برای مکانیابی بیان میکند که بر اساس اتصلات بین حسگر های مرجع عمل میکند و اثبات میکند که اگر رنج ارتباط بین حسگر های مرجع کوتاه باشد، میتوان از روشهای هندسی، برای مکانیابی زیرآب سهبعدی استفاده نمود.
ژیانگ در [31] محدودیت مطرح شده در [30] را تقلیل داده است و ثابت کرده است که حتی برای رنج ارتباطی طولانی بین حسگر های مرجع نیز کاربرد دارد، البته باید توجه کرد که هر دو مورد، در زمان استفاده از مکانیزم فلودینگ60 دچار ترافیک سنگین میشوند.
میرزا در [32] SLMP را ارائه میدهد که برای کاهش بالاسری از تمهیدات پیشبینی در مکانیابی، استفاده میکند اما به دلیل استفاده از پیشبینی این روش فقط زمانی کارایی دارد که شبکه متراکم باشد.
علاوه بر طبقهبندی فوق، کنتارکایز در [33] الگوریتمهای مکانیابی مختلف را که محققان مطرح کردهاند در دو دسته متمرکز و توزیع شده طبقهبندی کرده است که در الگوریتمهای توزیع شده، هر حسگر معمولی اطلاعات مکانیابی را جمعآوری کرده و سپس برای به دست آوردن مکان خود، الگوریتم تخمین مکان را به صورت مجزا اجرا میکند و در الگوریتمهای متمرکز، مکان حسگر های معمولی به وسیله ایستگاه پایه و یا حسگر سینک تخمین زده میشود. همچنین این دو دسته را نیز به دو زیر دسته الگوریتمهای بر اساس تخمین و الگوریتهای بر اساس پیشبینی تقسیم میکند که دسته اول از اطلاعات فعلی برای محاسبه مکان حسگر استفاده میکند و دسته دوم، مکانیابی در مرحله بعد را بر اساس اطلاعات مکان فعلی و مکان قبلی انجام میدهد. ولی تحرک حسگر ها را که از خصوصیات اجتنابناپذیر در محیط زیرآب میباشد را در دسته بندی خود مدنظر قرار نداده است.
گوانجی در [34] الگوریتمهای مکانیابی زیرآب مطرح شده در سالهای 2006 تا 2011 را بر اساس خاصیت تحرک حسگرها، در سه دسته طبقهبندی کرده است. (1) الگوریتمهای مکانیابی ساکن61، که همه حسگرها در مکانهای ثابت هستند. (2) الگوریتمهای مکانیابی متحرک، که همه حسگرها متحرک هستند. (3) الگوریتمهای مکانیابی ترکیبی که هم حسگرهای ثابت وجود دارند و هم حسگرهای متحرک، همچنین این سه دسته را نیز به دو زیردسته متمرکز و توزیعشده تقسیم میکند و در نهایت الگوریتمها را با جزئیات کامل تحلیل و با یکدیگر مقایسه کرده است. در شکل 3- 2، طبقهبندی مطرح شده نشان داده شده است.
همزمانسازی
در چند سال اخیر با اینکه شبکه های حسگر بی سیم زیرآب بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند و تحقیقات فراوانی در این زمینه انجام شده است ولی در زمینه همزمانسازی تحقیقات نسبتا محدود بوده است.
سیاد در [35] روشی را تحت عنوان TSHL برای شبکههای با تاخیر بالا بیان میکند که برای همزمانسازی از ترکیب تبادل پیام به صورت یکطرفه و دوطرفه استفاده میکند و برای شبکههای حسگر زیرآب که در آن حسگرها ثابت هستند کاربرد دارد و از نظر مصرف انرژی در این گونه شبکهها بسیار کارا، عمل میکند ولی چون تاخیرهای انتشار بین حسگرها را ثابت فرض میکند، در صورتی که حسگرها داری تحرک62 باشند جوابگو نمیباشد.
چیردچو در [36] MU-Sync را مطرح میکند که برای همزمانسازی شبکه های حسگر بی سیم زیرآب خوشهبندی شده، مورد استفاده قرار میگیرد و برای اینکه تاخیر انتشار یکطرفه را به دست آورد از نیمی از زمان رفت و بر گشت استفاده میکند، از معایب این روش این است که به دلیل استفاده از نیمی از زمان رفت و برگشت در تاخیر انتشار، زمانی که یک حسگر معمولی بعد از مدت زمان طولانی به حسگر سرخوشه پاسخ میدهد دچار خطا میشود. مزیت این روش این است که بر خلاف TSHL تحرک حسگرها را در نظر گرفته است ولی برای اینکه مساله تحرک را حل کند نیاز به

مطلب مرتبط :   پایان نامه ارشد رایگان با موضوعشخص ثالث، حقوق فرانسه، بهره بردار

Written by 

دیدگاهتان را بنویسید