ردیابی اهداف متحرک در شبکه های حسگر بی سیم با هدف بهینه سازی مصرف انرژی

ردیابی اهداف در شبکه های حسگر بی سیم جزو مهم ترین کاربردهای این شبکه ها در زمینه های مختلفی از جمله نظارت بر محیط، نظامی، نظارت بر حیات وحش و ردیابی مهاجمینی است که وارد محیط شده اند. از آنجایی که انرژی حسگرهای موجود در شبکه های حسگر بی سیم محدود به یک باتری با توان محدود بوده و این شبکه ها عموماً در محیط های خشن و غیرقابل دسترس استفاده می شوند، لذا مدیریت انرژی این باتری ها از اقدامات مهم در جهت ردیابی دقیق و بالا بردن طول عمر شبکه می باشد. به علاوه، از آن جایی که بیش ترین میزان انرژی حسگرها در ارتباط آن ها با هم و ارسال پیغام و بسته های اطلاعاتی به هم مصرف می شود، بایستی به دنبال راهکارهایی در جهت کاهش ارسال/ردیافت اطلاعات بین حسگرها باشیم. با اشاره به این موارد سناریوی موردنظر این پایان نامه را توضیح می دهیم. یک شهر با ابعاد مشخص و تعدادی دروازه ی ورودی که تعدادی حسگر با هدف پوشش محیط در آن توزیع شده اند در نظر گرفته شده است. تعدادی پایگاه حساس در شهر وجود دارد که از اهمیت بالایی برای شهر برخوردار هستند. علاوه بر این، تعدادی پایگاه ارتباطی به طور ثابت وجود دارد که در مکان های مختلف شهر تعبیه شده اند. تعداد این پایگاه ها بسته به مشخصات حسگرها متغیر است. این پایگاه های ارتباطی به یک پایگاه هواپیمایی متصل هستند. پایگاه های ارتباطی اطلاعات دریافت کرده از حسگرها را به این پایگاه هواپیمایی ارسال می کنند تا هواپیمایی از این پایگاه به پرواز درآمده و عمل ردیابی و انهدام خراب کار وارد شده به شهر را انجام بدهند. در این سناریوی مطرح شده، هدف اول این است که محافظت حداکثری از پاسگاه های حساس موجود در شهر به عمل آیدد. هدف دوم به حداقل رساندن میزان انرژی مصرفی حسگرهای موجود در شبکه و به تبع آن بالا بردن طول عمر شبکه است. در جهت رسیدن به این اهداف یک مدل و الگوریتم در این پایان نامه مطرح شده است. گام اول شامل جایابی حسگرها در شهر با دو هدف کمینه کردن تعداد حسگرها و به حداکثر رساندن پوشش دهی شبکه است. از آن جایی که این دو هدف با هم در تضاد هستند از تکنیک های بهینه سازی چندهدفه برای توزیع حسگرها بهره جسته ایم. تعدای از حسگرها در نزدیکی دروازه های شهر قرار گرفته اند که به عنوان حسگرهای مرزی شناخته می شوند. این حسگرها دروازه را در شعاع حسی خود دارند. این حسگرها با هم تشکیل جعبه می دهند. حسگرهای داخل جعبه به صورت دوره ای در حال حس کردن می باشند. بعد از ورود یک خراب کار به شهر این حسگرها موقعیت تقریبی آن را با استفاده از فرآیند فیلتر ذرات به دست آورده و این اطلاعات را در اختیار پایگاه ارتباطی مربوط به خود قرار می دهند. پایگاه ارتباطی این اطلاعات را به پایگاه هواپیمایی گزارش کرده و هواپیمایی به پرواز درآمده و عمل ردیابی وانهدام خراب کار را انجام می دهد. از آنجایی که خراب کار به طور پیوسته در حال حرکت می باشد قطعاً در داخل یک جعبه باقی نمی ماند. لذا با استفاده از موقعیت قبلی و موقعیت احتمالی بعدی خراب کار، مسیر و سرعت آن را به دست آورده و جعبه ی جدید جایگزین جعبه ی قبل می شود و این روال ادامه می یابد. از نتایج و ویژگی های این پایان نامه می توان به جانمایی نزدیک به بهینه ی حسگرها، کاهش میزان حجم ارتباطات و افزایش کارایی انرژی و سیستم ردیابی با استفاده از ایده ی پایگاه ارتباطی و تشکیل جعبه و پیش بینی آن و ارائه ی الگوریتم کارای ردیابی خراب کاران برای محافظت هرچه بیشتر از پایگاه های حساس اشاره کرد.