ارائه یک روش جدید برای مکان یابی و همزمان سازی توامان در شبکه ­های حسگر بی­سیم زیرآب

یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما  دارد رشته کامپیوتر و فناوری اطلاعات هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ” ارائه یک روش جدید برای مکان یابی و همزمان سازی توامان در شبکه ­های حسگر بی­سیم زیرآب ”   با فرمت Word (قابل ویرایش) در 120 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه ارائه یک روش جدید برای مکان یابی و همزمان سازی توامان در شبکه های حسگر بی سیم زیر آب :

مکان­یابی و همزمان ­سازی از عناصر کلیدی در بسیاری از برنامه­ های کاربردی ارتباطی زیرآب هستند که علی­رغم وابستگی بسیار، معمولا جدا از هم عمل می­کنند. اما از آنجا که سرویس­های همزمان­ سازی پیش­نیاز الگوریتم­های مکان­یابی هستند و  اطلاعات در رابطه با مکان حسگرها برای تخمین تاخیر انتشار مورد استفاده قرار می­گیرند، مکان­یابی و همزمان­ سازی را می­توان در کنار هم انجام داد. از مزایای این روش می­توان به صرفه جویی قابل توجه در مصرف انرژی که ناشی از کاهش تعداد مبادلات پیام می­باشد اشاره کرد.

در این پایان ­نامه یک روش جدید ترتیبی شامل پنج فاز تعیین موقعیت اولیه، تدریجی  کردن حرکت حسگر، تخمین انحراف  ساعت و اریب زمان­ سنجی، جبران اثر لایه­ بندی و مکان­یابی همراه با پالایش تکرار، برای انجام همزمان­سازی و مکان­یابی توامان در شبکه ­های حسگر بی­سیم زیرآب ارائه شده است. در این روش علاوه بر در نظر گرفتن حرکت حسگرها، عدم حرکت امواج صوتی زیرآب در یک مسیر مستقیم و تغییرسرعت انتشار این امواج در عمق­های مختلف در نظر گرفته شده است. روش پیشنهادی در این پایان نامه با نرم­افزار مطلب شبیه سازی شده و نتایج با یک روش معیار مناسب و همچنین مرز پایین کرامر رائو مقایسه شده ­اند. نتایج نشان می­دهند که روش ارائه شده دارای کارایی نزدیک به کران پایین کرامر رائو می­باشد و نسبت به روش معیار، بهتر عمل می­کند. قابل به ذکر است که روش پیشنهادی نسبت به روش­های پیشین بار محاسباتی بیشتری را به شبکه اعمال می­کند و مناسب جهت کاربردهایی می­باشد که به دست آوردن اطلاعات دقیق نسبت به مصرف انرژی از اهمیت بیشتری برخوردار باشد.

واژه‌هاي كليدي: شبکه ­های حسگر بی­سیم زیرآب ، مکان­یابی، همزمان­ سازی

تعریف مساله، هدف و ضرورت اجرای طرح پایان ­نامه

کاربردهای شبکه­ های حسگر زیر آب شامل مانیتورینگ اقیانوس و دریا، جستجوی معادن زیردریایی، کشف مواد شیمیایی و بیولوژیکی مضر، سیستم­های پدافند زیردریایی خودمختار، جمع­ آوری داده ­های محیطی برای راهنمایی کشتی­ها و… می­باشند که همه این کاربردها نیاز به دانستن موقعیت نودهای حسگر دارند، ولی به دلیل ماهیت متحرک بودن  نودهای زیردریایی، نمی­توان از تکنیک­های مکان­یابی موجود برای شبکه­ های حسگر زمینی استفاده نمود. لذا نیاز به تکنیک­هایی است که بتوان تکنیک­های مکان­یابی شبکه ­های حسگر زمینی را برای شبکه­ های حسگر زیردریایی توسعه داد.

همزمان­ سازی نیز یکی از نیازمندی­های اصلی برای سرویس­هایی است که توسط شبکه ­های توزیع شده فراهم می­شوند، تعداد زیادی از پروتکل­های همزمانی برای شبکه­ های حسگر بی­سیم مطرح شده ­اند، اما هیچ کدام از آن­ها نمی­توانند به صورت مستقیم برای شبکه­ های زیرآب به کار برده شوند، یک الگوریتم همزمانی باید فاکتورهای دیگری همچون مدت زمان تاخیر طولانی که ناشی از استفاده از ارتباطات صوتی می­باشد و تحرک حسگرها را نیز در نظر بگیرد. این چالش­ها صحت رویه همزمانی را برای شبکه­ های حسگر بی­ سیم زیردریایی بحرانی ­تر می­کند، بنابراین راه­ حل­های همزمانی مورد نیاز است که به طور خاص برای شبکه­ های بی­سیم زیردریایی طراحی شده باشند تا بتوانند این نیازمندی­ها را برطرف سازند.

با توجه به موضوعات مطرح شده در بالا و ضرورت در نظر گرفتن آن­ها در شبکه ­های حسگر بی­سیم زیردریایی و با توجه به درنظر گرفتن محیط زیرآب که دارای چالش­های خاص خود می­باشد، هدف از انجام این پایان ­نامه، مطالعه جنبه­ های مختلف، ویژگی­ها و چالش­های محیط زیرآب و شبکه ­های حسگر بی­سیم زیرآب و در نهایت، ارائه یک روش است که مکان ­یابی و همزمان­ سازی حسگرهای زیرآب را به صورت توامان انجام دهد و درعین حال محدودیت­های موجود در محیط زیرآب را مدنظر قرار دهد.

برای نشان دادن کارایی روش ارائه شده از شبیه­ ساز مطلب استفاده خواهد شد و تکنیک ارائه شده با تکنیک­هایی که قبلا ارائه شده­اند مقایسه می­شود

فهرست مطالب

1. فصل اول: کلیات 1

1-1- مقدمه. 2

1-2- تعریف مساله، هدف و ضرورت اجرای طرح پایان نامه. 4

1-3- روش ها و فنون اجرایی طرح پایان نامه. 5

1-4- ساختار فصل بندی پایان نامه. 6

2. فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق 7

2-1- مقدمه. 8

2-2-آشنایی با شبکه های حسگر بی سیم زیرآب… 8

2-2-1- اجزای شبکه های حسگر بی سیم زیرآب… 10

2-2-2- معماری های مختلف شبکه های حسگر بی سیم زیرآب… 11

2-2-3- چالش های شبکه های حسگر بی سیم زیرآب… 14

2-2-4- همزمان سازی ساعت در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب… 15

2-2-5- مکان یابی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب… 19

2-3- تخمینگر حداقل مربعات… 26

2-4- مرز پایین کرامر رائو.. 28

3. فصل سوم: مروری بر تحقیقات اخیر انجام شده 32

3-1- شبکه های حسگر بی سیم.. 33

3-1-1- مکان یابی… 33

3-1-2- همزمان سازی… 34

3-1-3- مکان یابی و همزمان سازی به صورت همزمان.. 35

3-2- شبکه های حسگر بی سیم زیرآب… 37

3-2-1- مکان یابی… 37

3-2-2- همزمان سازی… 39

3-2-3- مکان یابی و همزمان سازی به صورت همزمان.. 40

4. فصل چهارم: روش پیشنهادی 43

4-1- مقدمه. 44

4-2- روش پیشنهادی برای انجام همزمان سازی و مکان یابی توامان.. 44

4- 2- 1- تنظیمات سیستم و فرضیات… 47

4-2-2- فاز اول: مکان یابی اولیه با استفاده از تکنیک TOA.. 49

4-2-3- فاز دوم: تدریجی کردن حرکت حسگرها 50

4-2-4- فاز سوم: تخمین اریب زمان سنجی و انحراف… 51

4-2-5- فاز چهارم: جبران اثر لایه بندی… 52

4-2-6- فاز پنجم: مکان یابی همراه با پالایش تکرار. 55

4-2-7- به کار گیری مرز پایین کرامر رائو برای روش پیشنهاد شده. 58

5. فصل پنجم: شبیه سازی و ارزیابی نتایج 59

5-1- مقدمه. 60

5-2- پارامترها، متریک ها و روش تحلیل… 60

5-3- طراحی آزمایش…. 61

5-4- شبیه سازی و تحلیل نتایج… 61

6. فصل ششم: خلاصه، نتیجه گیری و پیشنهادات آتی 70

6-1- خلاصه. 71

6-2- نتیجه گیری… 73

6-3- نوآوری روش ارائه شده. 74

6-4- پیشنهادها 74

مراجع  76

پیوست ها 80

 فهرست شکل‌ها

شکل 2-1 نمونه­ای از حسگرهای بی­سیم زیرآب…………………………………………………. 10

شکل 2-2 نمونه ­هایی از AUV………………………………………………………………………. 11

شکل 2-3 معماری دو بعدی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب…………………………… 12

شکل 2-4 معماری سه بعدی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب…………………………… 14

شکل 2-5 مبادله پیام یکطرفه جهت همزمان­سازی ساعت………………………………………. 18

شکل 2-6 مبادله پیام دو طرفه جهت همزمان­سازی ساعت……………………………………… 18

شکل 2-7 تخمین فاصله به روش TOA……………………………………………………………. 20

شکل 2-8 تخمین فاصله به روش TDOA…………………………………………………………. 21

شکل 2-9 محاسبه موقعیت به روش DV-Hop …………………………………………………… 25

شکل 3-1 دسته­بندی روش­های مکان­یابی…………………………………………………………. 34

شکل 4-1 نمودار گردش کار الگوریتم پیشنهاد شده……………………………………………. 46

شکل 4-2 اثر لایه­بندی در شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآب…………………………………… 54

شکل 5-1 Perr برای واریانس خطای TOA (1/σ²)……………………………………………… 64

شکل 5-2 میانگین مربعات خطای انحراف  ساعت در برابر واریانس خطای TOA (1/σ² ). 65

شکل 5-3 میانگین مربعات خطای اریب زمان­سنجی در برابر واریانس خطای TOA (1/σ² ) 67

شکل 5-4 Perrدر برابر تعداد نودهای مرجع با واریانس خطای TOA، db45 = 1/σ²……. 67

شکل 5-5 Perrدر برابر تعداد تکرارهای شبیه ­سازی……………………………………. 68

فهرست جدول‌ها

جدول 5-1 بازه اطمینان 95 درصدی برای Perr. 65

جدول 5-2 بازه اطمینان 95 درصدی برای انحراف  ساعت…. 66

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.