افزایش طول عمر شبکه حسگر دوربین با پوشش کامل به منظور پایش و تشخیص ارتفاع هدف

تاکنون تحقیقات بسیاری در زمینه شبکه های حسگر اسکالر انجام شده است. حسگرهای اسکالر، داده های محدودی تولید می کنندکه برای کاربرد هایی نظیر پایش خودکار، ردیابی اهداف و دیده بانی محیط مناسب نیست. در سال های اخیر، گسترش تکنولوژی حسگرهای دوربین و هم چنین پردازش توزیع شده، موجب اهمیت شبکه هایی تحت عنوان شبکه حسگر دوربین گردیده است. این شبکه ها شامل گره های حسگر دوربین هستند که در بردارنده ی حسگر تصویر، پردازنده تعبیه شده و فرستنده- گیرنده بی سیم می باشد. به این ترتیب در کاربردهایی نظیر پایش محیط و ردیابی اهداف، حسگرهای دوربین مورد استفاده قرار گرفتند. تشخیص حضور هدف، تعیین مکان و یا ارتفاع هدف در ناحیه مشخصی از محیط دیده بانی از مسائل مهم در چنین کاربردهایی محسوب می شود. تعیین ارتفاع هدف، بر اساس تصاویر دوربین ها، به دلیل مواردی از جمله وضوح تصویر، خطای لنز وغیره دارای خطا می باشد. از این رو نیاز است دوربین هایی برای تخمین ارتفاع هدف انتخاب شوند که خطای اندازه گیری کمتری داشته باشند. مساله انتخاب، نه تنها برای افزایش دقت و کارایی شبکه، بلکه به منظور جبران محدودیت های پردازشی، انرژی و پهنای باند شبکه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. به این ترتیب، علاوه بر دقت تخمین، محدودیت های منابع نیز بایستی لحاظ گردد، در این صورت می توان طول عمر شبکه را افزایش داد. به همین منظور در این پایان نامه ابتدا به بررسی و تخمین میزان خطای تعیین ارتفاع هدف با استفاده از دو دوربین می پردازیم. در این راستا مدلی هندسی برای تحلیل خطای اندازه گیری حاصل از کوانتیزاسیون صفحه تصویر دوربین ارائه می شود. در این مدل از ناحیه ی حاصل از تقاطع مخروط های ایجاد شده از دو پیکسل متناظر در دو دوربین استفاده می شود. مدل پیشنهادی، مدلی کلی است که در سیستم هایی با بیش از دو دوربین نیز قابل اعمال می باشد. در ادامه با توجه به نیاز افزایش دقت تعیین ارتفاع هدف در شبکه حسگر دوربین، الگوریتم های اولویتی و تکاملی برای انتخاب دوربین های مناسب در سطح شبکه ارائه شده است. در این الگوریتم ها، دقت تعیین ارتفاع هدف به همراه محدودیت های حاکم بر شبکه حسگر دوربین، در نظر گرفته شده است تا بدین وسیله در حالی که دقت اندازه گیری ها افزایش می یابد، طول عمر شبکه نیز افزایش یابد. هم چنین به منظور کاهش بار محاسباتی و افزایش سرعت انتخاب، معیارهایی مبتنی بر فاصله و همپوشانی بین دوربین ها ارائه شده است. نتایج شبیه سازی ها حاکی از آن است که معیار فاصله و همپوشانی بین دوربین ها، می تواند موجب کاهش بار محاسباتی و افزایش سرعت انتخاب شود ولی میزان مصرف انرژی شبکه را به دلیل بی توجهی به معیار انرژی افزایش می دهد. هم چنین شبیه سازی ها نشان دادند که با توجه به رابطه معکوس بین دقت و مصرف انرژی، نیاز است با توجه به کاربرد مورد نظر، تعادلی بین دقت، بار محاسباتی و انرژی مصرفی شبکه برقرار گردد.