توضیحات
عنوان فارسی: مکان یابی شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از شبکه عصبی
- فصل اول: مقدمه
- بیان مسئله
- ضرورت و اهمیت موضوع
- ساختار تحقیق
- فصل دوم: شبکه های حسگر بی سیم
- مقدمه
- مزایا شبکه‌های حسگر بی سیم
- چالش شبکه حسگر بی سیم
- عوامل موثر در شبکه های حسگر بی سیم
- تنگناهای سخت افزاری
- توپولوژی
- قابلیت اطمینان
- مقیاس پذیری
- توان مصرفی گره‌ها
- امنیت
- انرژی مصرفی در شبکه حسگر بی سیم
- فصل سوم: مکان یابی در شبکه های حسگر بی سیم
- مقدمه
- پیشینه تحقیق
- طراحی مسیر استاتیکی گره مرجع متحرک برای مکانیابی
- نقطه راه تصادفی
- SCAN
- CIRCLES (دوایر)
- هیلبرت
- تکنیک های مکان یابی
- مکانیابی مرکزی وزنی
- مثلث بندی اولویت زمانی
- مثلث بندی اولویت دقت
- مکان یابی شبکه حسگر بی سیم با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی
- فصل چهارم: نتیجه گیری
- نتیجه گیری
- منابع
فصل اول
مقدمه
1-1 بیان مسئله
شبکه حسگر بیسیم[1] شامل مجموعه ای از گره های حسگر است که توانایی حس کردن) به معنی دریافت و ذخیره اطلاعات محیطی از طریق حسگر)، پردازش و امکان برقراری ارتباطات بی سیم را دارا هستند. ساختار فیزیکی این گره ها تشکیل شده از منبع تغذیه (عمومًا محدود و غیرقابل تجدید)، واحد پردازشی و حسگرهای مختلف مرتبط با کاربرد آن گره است. امروزه با توجه به پیشرفت فنّاوری های مرتبط با ساخت حسگرها، تولید آنها چه ازنظر اقتصادی و چه ازنظر فنی به امری امکانپذیر تبدیل شده است.
در حال حاضر به دلیل کاربردهای فراوانی که برای این قبیل از سیستم ها در امور نظارتی و تحلیل محیط پیرامون (اندازی گیری دما، فشار و … در محیط) به وجود آمده است، هر روز شاهد افزایش موارد استفاده از آنها هستیم. شبکه حسگر بیسیم انواع گوناگونی از حسگرها را دربرمی گیرد که وظیفه حس کردن و ارسال نتایج به گره گودال را بر عهده دارند. کل اطلاعات محیطی بدست آمده در هر گره از طریق ارتباط بیسیم با گره های مجاور و به شکل ارتباطات تک-پرشی و چند-پرشی به گره گودال انتقال پیدا می کند. برای تعدادی از کاربردهای این شبکه ها، نظیر ردیابی مسیر و نظارت ضرورت دارد که مکان واقعی گره های حسگر با خطای کمی تخمین زده شود.
مکان یابی[2]، تخمین این مکان ها با استفاده از روش های مختلف است. اساسا دو دسته بندی برای نودهای حسگر وجود دارد: نودهای گودال و ناشناخته (سیار). نودهای ناشناحته هیچ آگاهی از موقعیت آنها و یا سخت افزار خاصی برای بدست اوردن موقعیت خود ندارند.
نودهای گودال که همچنین نودهای فانوس دریایی نیز نامیده می شوند در حقیقت موقعیت آنها بوسیله قرار دادن دستی یا تجهیزات اضافی مانند GPS (سیستم تعیین موقعیت جهانی) بدست می آیند. بنابراین نودهای ناشناخته می توانند با استفاده از اطلاعات محلی نودهای گودال اطلاعات خود را محلی کنند.
1-2 ضرورت و اهمیت موضوع
برای تعدادی از کاربردها نظیر ردیابی مسیر[3] ، محیط های نظارتی[4] و مدیریت زنجیره تامین[5] ضروری است که موقعیت فیزیکی گره های حسگر تخمین زده شود. وظیفه اصلی مکان یابی در شبکه های حسگر بیسیم یافتن محل دقیق گره های ناشناخته است .
از طرف دیگر، مکان یابی امن می تواند از دو جهت مورد توجه باشد. اول اینکه، یک مهاجم که می تواند سازش کند یا وانمود به ناشناخته شدن کند یا یک گره گودال که با فرایند مکان یابی تداخل پیدا می کند. بنابراین ما نیازمند احراز هویت گره امن هستیم. دوم اینکه حمله به اطلاعات از طرف یک مهاجم که می تواند اطلاعات مکان یابی را برای تخمین نادرست موقعیت ها جعل، تغییر یا پخش کند. بنابراین ما نیاز به کشف صحت اطلاعات مکان یابی داریم.
با توجه به مطالعات انجام شده، به نظر می رسد شبکه عصبی درپیش بینی مکان گره ها، زمانیکه در یک نقطه کور و دور از دسترس گره گودال هستند، می تواند مناسب باشد. در واقع روش پیشنهادی بدین صورت عمل می کند که، ابتدا اطلاعات حرکت گره ذخیره می شود. سپس با توجه به خصوصیت ذاتی شبکه های عصبی، با دریافت این اطلاعات به عنوان ورودی می تواند آنها را دسته بندی کند و قاعده حاکم بر آنها را کشف کند. سپس با توجه به قاعده کشف شده، زمانیکه گره وارد یک نقطه ناشناس می شود و خارج از محدوه گره گودال است می توان با استفاده از پیش بینی شبکه مصنوعی مکان گره ناشناس را پیدا کرد.
1-3 ساختار تحقیق
در فصل دوم، به تعریف و بیان ویژگی های شبکه های حسگر بی سیم پرداخته می شود. در فصل سوم، پیشینه تحقیق بیان و مکان یابی در این شبکه ها بررسی می شود. در فصل چهارم، نتیجه گیری بیان می شود.
فصل دوم
شبکه حسگر بی سیم
2-1 مقدمه
یک شبکه حسگر بی سیم مجموعه‌ای از تعداد بسیار زیادی گره حسگر با ابعاد کوچک و قابلیت های مخابراتی و محاسباتی محدود است که به منظور جمع‌آوری و انتقال اطلاعات از یک محیط به سمت یک کاربر و یا ایستگاه پایه به کاربرده می‌شود. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکه‌های موسوم به شبکه بیسیم حسگر شده‌اند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگر، از قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکان‌های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم.
از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم‌های شبکه‌های حسگری باید دارای توانایی‌های خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصربه‌فرد شبکه‌های حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگر است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.
با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می‌کند. در واقع قدرت شبکه‌های بیسیم حسگر در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.
گستره کاربری شبکه‌های بیسیم حسگر بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل می‌شود. به عنوان مثال یکی از متداول‌ترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت بر یک محیط دور از دسترس است. مثلاً نشتی یک کارخانه شیمیایی در محیط وسیع کارخانه می‌تواند توسط صدها حسگر که به طور خودکار یک شبکه بیسیم را تشکیل می‌دهند، نظارت شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی به سرعت به مرکز اطلاع داده شود. در این سیستم‌ها بر خلاف سیستم‌های سیمی قدیمی، از یک سو هزینه‌های پیکربندی و آرایش شبکه کاسته می‌شود از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاه‌های کوچکی را که تقریباً به اندازه یک سکه هستند.
طبق ساختار گره ها و شبکه و نحوه معماری ارتباطات که در بخش های گذشته مشاهده شد، می توان یک سری مزیت های شبکه های حسگر بی سیم، نسبت به سایر سیستم ها برای انجام کارهای مشابه، استخراج نمود و به ترتیب ذیل لیست نمود.
- برپایی سریع در مواقع اضطراری و فوری:در برخی موارد مثل هنگام بروز حوادث ناگهانی طبیعی و سایر مواقع اضطراری که بایستی برپایی تجهیزات در فاصله زمانی کوتاه و بسرعت انجام گردد، میتوان از سیستم شبکه هایحسگر بیسیم استفاده کرد. چرا که در چنین سیستمی ما نیازمند به برپایی تجهیزات آنچنانی حجیم و وقت گیر نداریم و صرفاً کافیست چندین گره را در سطح محدوده مدنظر پراکنده کنیم که گره ها از قبل آماده هستند و حجم کوچکی هم دارند و از طرفی در هنگام برپایی شبکه نیاز به انجام عملیات وقتگیر نیست و خود گره ها نیز می توانند معماری توپولوژی شبکه خود را تشکیل دهند.
- مناسب بودن در محیط های که بایستی پارازیت و اختلال نباشد:استفاده از هر گونه سیستمی در محیط مدنظر طبق شرایط کاری خودش، تاثیرات منفی متقابل بر روی محیط دارد و هر چه بر روی معیارهای ما تاثیرات کمتری داشته باشد، به همان اندازه محبوبیت سیستم بکار گرفته شده، بالاتر میرود.
- اجتناب از قرار گرفتن در محیط های خطرناک و غیر عاقلانه برای مطالعات مکرر:استفاده از شبکه هایحسگر بیسیم جهت بررسی وضعیت محیطهای آلوده،كه انسان قادر به فعالیت در آنها نیست، بسیار مناسب میباشد. پخش گره‌ها و برپایی شبکه حسگر در اینگونه محیط‌ها می تواندتوسط هواپیما صورت پذیرد.
- شیوه اقتصادی مقرون به صرفه برای جمع آوری اطلاعات در طولانی مدت:هزینه برآورد شده در امر جمع آوری اطلاعات یکی از معیارهای انتخاب یک سیستم خاص میباشد. خود هزینه نیز متشکل از چندین بخش شامل هزینه مربوط به تجهیزات، هزینه برپایی سیستم، هزینه نگهداری و … میباشد. در برآورد هزینه باید بازه زمانی مورد استفاده نیز مدنظر باشد.
علیرغم همه مزایایی که برای این شبکه‌ها در دنیای امروز قابل تصور است، اما به دلیل برخی ضعف ها با چالش هایی در امر به کارگیری آنها مواجه هستیم که در بخش بعدی به آن اشاره خواهیم کرد.
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.