دسته­بندی توپولوژی شبکه ­های حسگر برای مکان­ یابی:
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

با توجه به اینکه قرار است با تعداد حسگرکافی به دقت لازم رسید. بنابراین یکی از موثرترین عوامل، توپولوژی شبکه ­های حسگر است. توپولوژی­های مختلف گره­های مرجع می ­تواند نقش مهمی در مقایسه­ کارایی الگوریتم­های مختلف ایفا کند [۱۰] . مثلا توزیع دقیق به شکل گریدها یا توزیع­های C شکل یا L شکل می­توانند اثر مطلوبی روی دقت داشته باشند و با دقت اندازه ­گیری­ها سازش بر قرار کنند.
دو نوع توزیع حسگر در شبکه وجود دارد. نوع اول نصب حسگرها در مکان با نظم خاص و بطور مرتب و نوع دوم توزیع تصادفی آنها در یک محل.
در محیط­های واقعی حسگرها به دلیل محدودیت­های محیطی نمی ­توانند در محل­های لازم نصب شوند و ازاین رو توزیع تصادفی حسگرها در یک محل رایج­تر است. بنا براین در اکثر تحقیقات و آزمایشات توزیع تصادفی آنها توصیه می­ شود.
دسته­بندی دیگر توزیع حسگرها به صورت زیر است:
الف: توزیع­های منظم
ب: توزیع­های نامنظم
این دو نوع توپولوژی زیر مجموعه ­ای از دسته­بندی توزیع گرید و توزیع تصادفی است.
الف: توپولوژی­های منظم:
در توپولوژی­های منظم، حسگرها با توزیع یکنواخت در محیط پخش می­شوند. ویژگی این نوع توزیع آن است که متوسط چگالی حسگرها در تمام نقاط آن محیط ثابت است [۱۰] .
بنابراین در الگوریتم­هایی بر مبنای پرش و پیدا کردن کوتاهترین مسیر، این نوع توزیع­ها دارای دقت­های خوب و یا حداقل دارای دقت­های محدودی هستند.
بنابراین در محیط­ها، تاثیرپذیری دقت از شرایط هندسی محیط ناچیز است.
ب: توپولوژی­های نامنظم:
درتوپولوژی­های نامنظم کوتاهترین فاصله­ی بین دو حسگر که محاسبه می­ شود بزرگتر از فاصله­ی واقعی آن­هاست و البته ممکن است چگالی حسگرها در یک محیط بیشتر از مقدار لازم باشد [۱۰] .
ممکن است توپولوژی­های دیگر به صورت ترکیب این نوع توپولوژی­ها در نظر گرفته شود که مسلما خطای حاصل از مکان­ یابی با بهره گرفتن از روش پرشی می ­تواند بزرگ بوده ودر کل شبکه انتشار یابند. در ضمن هر کدام از این جایگذاری­ها را می­توان با هم ترکیب نمود. به هر ترتیب برای انجام هرگونه مطالعه­ و بررسی مقایسه­ ای، توزیع حسگرها کاملا تصادفی در نظر گرفته می­ شود. زیرا در محیط­های واقعی نمی­ توان دقیقا حسگرها را بر اساس یک طرح قبلی جایگذاری کرد.

الف ب
شکل ۵- ۱: توزیع منظم گره­ها (الف)، توزیع تصادفی گره­ها (ب)
اثر چگالی گره­ها در محیط برروی دقت مکان­ یابی:
از مهمترین تحقیقات، مطالعه بر روی ارتباط میان دقت و مثلا درصد پوشش شبکه یا تعداد حسگر مورد استفاده در هر شبکه است.
در یک بررسی که برروی شبکه ­های GPS انجام شده است دقت مکان­ یابی بر حسب تعداد حسگرها در منطقه و تعداد گره­های مرجع در شبکه بیان شده است[۳۱] .
همانطور که در شکل نیز دیده می­ شود تعداد گره­ها با مختصات معلوم از عوامل تعیین­کننده در این سیستم ها است.
متریکی که برای دقت در این نوشتار استفاده شده است FROB^[57] می­باشد.

که در حقیقت مقدار RMS خطای ناشی از مقدار تخمینی و مقدار واقعی فاصله بین گره­ها است.
شکل ۵-۲: تغییرات دقت بر حسب چگالی گره­های مرجع [۳۰]
همانطور که در شکل نیز دیده می­ شود با افزایش تعداد گره­های مرجع در محیط، دقت بهتر می­ شود.
از جمله مطالعات اخیر، بررسی اثر چگالی گره­های مرجع بر روی دقت بوده است.
در این بررسی یک محیط ساده با چهارگره مرجع در نظرگرفته شده است و با افزایش مساحت محیط و ثابت بودن تعداد گره­ها، چگالی گره­های مرجع کاهش یافته است.
سپس به این روند شبیه سازی انجام شده و اثر چگالی گره­های مرجع روی دقت به نمایش کشیده شده است [۳۱] .

شکل ۵-۳: اثر چگالی گره­های مرجع روی دقت
هدف تحقیق:
بهینه­سازی توزیع گره­ها در محیط­های مختلف برای شبکه ­های حسگر فراپهن­باند مکان­یاب
امروزه کاهش تعداد حسگر در شبکه به دلیل کاهش هزینه­ های پیاده­سازی و هزینه­ ناشی از تلفات توان در حسگرها مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به مطالبی که در قبلا عنوان شد، اکثر رویکردها به سمت توزیع تصادفی حسگرها با تعداد کمتر و رسیدن به دقت دلخواه است. البته رویکرد دیگری نیز در مقابل این رویکرد مطرح است که شبکه حسگر بهترین حالت ارتباط را دارا بوده و از لحاظ تعداد حسگر محدودیتی وجود نداشته باشد.
با توجه به اینکه در محیط­های ساده تحلیلی، برای رسیدن به دقت مناسب از شبکه ­های گرید به طوری استفاده می­ شود که هر دایره با شش ضلعی تقریب زده شده و سعی می­ شود در تمام مناطق دقیقا سه حسگر با مختصات معین وجود داشته باشد و با این رویکردها می­توان به یک جایگذاری مناسب رسید.
اما از آنجا که محیط­های واقعی دارای محدودیت بوده و دقیقا نمی­ توان در هر نقطه دلخواه حسگر داشت، بنابراین توزیع حسگرها مطرح می­ شود.
از طرف دیگر برای رسیدن به تعداد حسگر کمتر در شبکه و رسیدن به دقت مناسب سعی می­ شود از خصوصیات رفتاری هدف استفاده شود. پس اولین هدف در این تحقیق بررسی چگالی گره­ها بر روی دقت مکان­ یابی است.
این بررسی هم در محیط ساده و هم در محیط دارای مانع انجام می­ شود.
در برخی کاربردها می­توان خصوصیات رفتاری هدف را نیز مد نظر قرار داد. مثلا اینکه موقعیت هدف در اکثر زمان­ها در چه محدوده­ای از فضا باشد، در کاهش تعداد حسگر موثر است.
در یک مرجع دیگر سعی در بهینه­سازی محل قرارگیری گره­های مرجع نسبت به گره هدف قرار گرفته است [۳۲] .
در این بررسی با بهره گرفتن از باند خطای داده شده بالا با بهره گرفتن از الگوریتم معرفی شده­ سعی می­ شود تا مکان گره­های مرجع نسبت به گره­های هدف طوری باشند که باند خطای مکانی را کمینه کنند. این الگوریتم در هر لحظه فقط مختصات یک گره مرجع را برای کمینه کردن باند خطای مکانی در نظر می­گیرد. در اولین بررسی فرض شده است که ضرایب اهمیت اندازه ­گیری­ها ثابت باشند. به عبارت دیگر در ساده­ترین حالت جز تضعیف سیگنال (α=۰) صفر و کلیه اندازه­گیر­ی­ها با وجود دید مستقیم انجام گردیده است. باید توجه داشت که مختصات با زوایا تعیین شده ­اند.
همچنین در این بررسی اثر فاصله نادیده گرفته شده و فرض می­ شود گره­های مرجع حتما باید روی باند­های مشخص قرار گیرند و فقط زاویه­ی قرارگیری آنها نسبت به گره هدف بهینه می­ شود. در ابتدا یک تعریف به صورت زیر انجام می­پذیرد [۲۸] :

در بررسی اول با توجه به تبدیل صورت گرفته ثابت می­ شود که به ازای تمام گره­های مرجع با توجه به فرم بسته­ی زیر می­توان زوایا را برای هر گره نسبت به گره هدف تعیین کرد.

که qمی­تواند صفر یا یک باشد. در رابطه­بالا باید مقداری را برای q در نظر گرفت که: