مکان یابی مبتنی بر آزادسازی سیستم جرم-فنر در شبکه های حسگر

همگام با پیشرفت های اخیر در سیستم های میکروالکترومکانیک، با مفهوم شبکه های حسگر بی سیم آشنا می شویم. این نوع شبکه ها متشکل از تعداد زیادی گره ارزان قیمت با قابلیت پردازش و ارتباط بی سیم هستند که با استفاده از حسگرهایی که در اختیار دارند بر مشخصه های محیط (دما، رطوبت، صوت و...) نظارت می کنند. گاه دانستن مختصات محل سنجش آن مشخصه به اندازه ی دریافت آن اهمیت پیدا می کند. الگوریتم های مکان یابی وظیفه ی مهم تعیین مختصات گره های شبکه ی حسگر را بر عهده می گیرند. برخی روش ها به سخت افزار و مدل های اندازه گیری فاصله ی میان گره ایی نیاز دارند و برخی دیگر به محاسبه ی دقیق زوایا وابسته اند. در این تحقیق یک قالب الگوریتمی توزیع شده ی مکان یابی ارائه می شود که برای نوعی از شبکه های حسگر بی سیم که گره ها توانایی اندازه گیری فاصله ی میان گره ایی را ندارند کاربرد دارد، در شرایطی که اطلاعات بسیار مبهم زوایا ممکن است وجود داشته و یا نداشته باشند. نوآوری های این تحقیق عبارتند از استفاده از مفاهیم پردازش تصویر از قبیل کاهش نویز و خوشه بندی در بهبود دقت مکان یابی، ارائه ی مفهومی آماری تحت عنوان بازه ی اطمینان سرشار به منظور تعیین دادهای نامعتبر-با احتمال زیاد، استفاده از مدل آزاد سازی سیستم جرم-فنر مستقل از تعیین فاصله ی میان گره ایی برای بهبود دقت مکان یابی و ارائه روشی برای به کارگیری اطلاعات قطاع دریافت پیام های ورودی در بهبود دقت مکان یابی. نتایج شبیه سازی نشان می دهد الگوریتم های ارائه شده حتی در ساده ترین پیکربندی خود مکان یابی را با دقت بهتری نسبت به الگوریتم های کلاسیک dv-hop، centroid و proximity انجام می دهد. روش ارائه شده ی discrete probabilistic dv-hop، تنها با افزودن سه پیام به طور متوسط بر تعداد پیام هایی که همان گره در dv-hop کلاسیک ارسال می کند و استفاده از 63 بایت حافظه به طور متوسط برای ذخیره ی تصویر شبکه؛ به طور میانگین 33% افزایش دقت مکان یابی آن الگوریتم را فراهم می کند، در نهایت با اعمال روال های بهبود به دقت متوسط 28% برد رادیویی گره در شرایط متوسط تعداد همسایگی کم (حدود متوسط همسایگی 6) در شبکه دست پیدا می کنیم. شبیه سازی با استفاده از زبان برنامه نویسی جاوا انجام گرفت و بر روی 899 گراف مختلف 5 الگوریتم مکان یابی (3 الگوریتم کلاسیک بالا و 2 الگوریتم ارائه شده) اجرا شد تا به نتایجی منتهی شود که حتی المقدور وابسته به نوع گرافی خاص نباشد