مبانی نظری و پیشینه تحقیق ردیابی اهداف متحرک توسط شبکه های حسگر بی سیم
بسیار منظم
رفرنس دهی استاندارد
گارانتی بازگشت وجه
کمیاب در سطح اینترنت
فرمت : docx , word
تعداد صفحات : 21
فوق العاده کاربردی
مبانی نظری و پیشینه تحقیق ردیابی اهداف متحرک توسط شبکه های حسگر بی سیم
مقدمه :
در این فایل راجع به مبانی نظری ردیابی اهداف متحرک توسط شبکه های حسگر بی سیم، همچنین درباره تحقیقات داخلی و خارجی که مربوط به راه حل های مسئله ردیابی اهداف متحرک در شبکه های حسگر بی سیم هست صحبت نماییم و در نهایت جمع بندی از مطالب ارائه می کنیم.
شبکه‌های حسگر بیسیم :
شبکه حسگر بیسیم شبکه‌ای از حسگرهای خود مختار است که برای اندازه گیری برخی کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار یا حرکت در نقاط مختلف یک محدوده قرار می‌گیرند. لازم نیست که حتماً مکان قرار گرفتن گره‌ها، از قبل تعیین‌شده و مشخص باشد. چنین خصوصیتی این اجازه را می‌دهد که بتوانیم آنها را در جاهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس تعبیه کنیم.
شبکه‌های حسگر معمولاً فاقد زیرساخت هستند و یا زیرساخت ضعیفی دارند و به دو نوع ساختار دهی شده و بدون ساختار دسته بندی می‌شود. شبکه‌های حسگر بدون ساختار از تعداد زیادی حسگر تشکیل می‌شوند که ممکن است به شیوه اقتضایی[1] در شبکه قرار بگیرند. پس از پیاده‌سازی، شبکه برای انجام نظارت و گزارش دهی از وضعیت اهداف شروع به کار میکند. به علت حضور تعداد زیاد گره‌های حسگر در شبکه‌های بدون ساختار، انجام عملیات پشتیبانی مانند مدیریت اتصالات و کشف خرابی‌ها در آنها مشکل است. در شبکه‌های ساختار دهی شده، همه یا تعدادی از گره‌ها با برنامه ریزی قبلی در محیط قرار می‌گیرند. در این صورت، مدیریت لینک‌های بین گره‌ها امکان‌پذیر است و پشتیبانی شبکه با هزینه کمتری انجام می‌شود.
محیط نقش تعیین کننده‌ای در مشخص کردن سایز شبکه، روش پیاده‌سازی و توپولوژی شبکه دارد. اندازه شبکه با توجه به منطقه تحت نظارت تغییر میکند. برای محیط‌های داخلی[2] تعداد گره‌های کمتری برای پوشش دادن محیط نیاز است. درحالی‌که برای فضای خارجی، گره‌های بیشتری برای پوشش منطقه‌ای وسیع استفاده می‌شوند. در شرایطی که تعداد زیادی گره باید در محیط جاسازی شود و یا دسترسی به گره‌ها برای انسان امکان‌پذیر نیست، شبکه‌های بدون ساختاردهی شده، ترجیح دارند. موانع در محیط نیز میتوانند باعث اختلال در ارتباط گره‌ها با یکدیگر شوند که در اتصالات شبکه (یا توپولوژی) مشکل ایجاد می‌کنند. تحقیقاتی که درزمینه شبکه‌های حسگر انجام می‌شوند، ضمن در نظر گرفتن محدودیت‌های ذکر شده، مفاهیم جدید طراحی و پروتکل‌های جدید و بهبود یافته را ارائه می‌کنند[18].
مسائل کلیدی در طراحی شبکه‌های حسگر بیسیم :
حسگرهای موجود در بازار امروز شامل حسگرهای عمومی[3](چند منظوره) و حسگرهای دروازه[4](پل) می‌شوند. وظیفه یک حسگر عمومی این است که اندازه‌گیری‌هایی از محیط تحت نظارت انجام دهد. این گره می‌تواند شامل تعدادی دستگاه برای اندازه‌گیری خصوصیات فیزیکی مانند نور، دما، رطوبت، فشار، شتاب، سرعت، میدان مغناطیسی و غیره باشد.حسگرهای دروازه دارای قدرت محاسباتی، توان باتری و شعاع فرستنده رادیویی بیشتری هستند.
معمولاً مجموعه‌ای از هر دو نوع حسگرها برای پیاده‌سازی شبکه‌های حسگر بیسیم استفاده می‌شود. برای استفاده شبکه‌های حسگر بیسیم از فنّاوری حسگرها، گستره وظایف میتوانند به سه گروه تقسیم‌بندی شوند.(2-1)
گروه اول سیستم است. هر گره حسگر یک سیستم مستقل است.برای پشتیبانی نرم‌افزارهای مختلف روی سیستم حسگر، نیاز به توسعه زیرساخت‌ها،سیستم‌عامل‌ها و روشهای ذخیره جدیدی است.
گروه دوم پروتکل‌های ارتباطی هستند که ارتباط بین برنامه کاربردی و حسگر و همچنین ارتباطات بین حسگرها را امکان‌پذیر می‌سازند.
گروه سوم، خدمات هستند که برای ارتقا دادن برنامه کاربردی و بهبود کارایی سیستم و شبکه توسعه داده می‌شوند.
........................
............
....
مروری بر ادبیات پیشین
در واقع پیدایش مدرن حسگرها به سال 1998 و پروژه Smart dust و همچنین پروژه Sensor Webs در NASA برمی گردد. شبکه حسگر بیسیم به یک شبکه بیسیم ازحسگر های خودمختار گفته می-شود که برای اندازه گیری برخی کمیت های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند صدا، دما، لرزش، فشار یا حرکت در نقاط مختلف یک محدوده قرار می گیرند.خصوصیات حسگرها این امکان را فراهم می آورد که بتوانیم آنها را در مکان های خطرناک و یا غیر قابل دسترس تعبیه کنیم.
برخی از پروژه های علمی مبتنی بر کاربردهای نظارت و ردیابی که در سالهای اخیر انجام‌شده است عبارتند از:
- نظارت و ردیابی زیر آب: پروژه Aqua Nodes [2]
- نظارت بر مرزها: پروژه Exscal [3]
- سیستم تشخیص نفوذ: پروژه Line-In-The-Sand [4]
- سیستم نظارت و مراقبت: پروژه Vigil Net [5]
- ردیابی حیوانات در منابع طبیعی:پروژه Zebra Net [6]
- ردیابی با استفاده از دوربین های ویدئویی: پروژه های,[10] Cyclops,[9] VSAM Mesh Eye, [7] Sens Eye[8]
برخی از روش های ردیابی اهداف که در سالهای پیشین انجام شده است:
در روش های مبتنی بر پیش بینی، مکان هدف، تا زمانی که پیوسته و در محدوده سرعت معینی حرکت کند قابل پیش بینی است. روش PES که توسط آقای لی و همکارانش[11] ارائه شد. روشی مبتنی بر پیش بینی که با استفاده از پیش بینی مکان بعدی هدف، تنها گره‌های اطراف آن را فعال میکند تا مصرف انرژی را کاهش دهد. مسلما همه روش های مبتنی بر پیش بینی، ممکن است دچار خطا در تخمین مکان بعدی هدف شوند که منجر به فعال شدن گره‌هایی در مسیر اشتباه و نهایتا گم شدن هدف می‌شود. از طرفی بازیابی هدف گم شده نیازمند صرف انرژی زیاد است.
در میان روش های مبتنی بر درخت روش DCTC که توسط آقای کائو و همکارانش[12] ارائه شده است بر اساس درخت همراه[1] عمل میکند. هنگام دنبال کردن هدف، شاخه هایی به درخت اضافه یا از آن هرس می‌شود. بهینه کردن منطقه تحت پوشش درخت هزینه زیادی از لحاظ مصرف انرژی دارد. ضمن اینکه پیدا کردن کاراترین درخت در DCTC مسئله ای چالش برانگیز است.
روش DOT که توسط آقای چن و همکارانش[13] معرفی شده است به این صورت عمل میکند که گره‌ها، مشخصات مربوط به مکان همسایه هایشان را در قالب یک درخت گابریل رد و بدل می کنند تا نزدیکترین گره به هدف متحرک قابل شناسایی باشد.
[1] Convoy Tree
[1]-Ad hoc
[2]-Indoor Environment
[3]-Generic
[4]-Gateway
ردیابی اهداف متحرک در شبکه های حسگر بی سیم
منابع و ماخذ :
منابع فارسی :
[1] نادران طحان، مرجان، دهقان، مهدی، پدرام ،حسین، " انتساب مأموریت برای ردیابی چند هدفه در شبکه های حسگر بی سیم" کنفرانس بین المللی ارتباطات و استراتژی های مدرن الترا مدرن، 1390.
ردیابی اهداف متحرک در شبکه های حسگر بی سیم
منابع انگلیسی:
[1] Vasilescu, I., Detweiler, C., and Rus, D., (2007), " An Underwater Sensor Network" ,Workshop on UnderWater Networks (WUWNet), AquaNodes, pp. 85-88.
[2] Arora, A., Ramnath, R., Ertin, E., Sinha, P., Bapat, S., Naik, V., Kulathumani, V., Zhang, H., Cao, H., Sridharan, M., Kumar, S., Seddon, N., Anderson, C., Herman, T., Trivedi, N., Zhang, C., Nesterenko, M., Shah, R., Kulkarni, S., Aramugam, M., Wang, L., Gouda, M., Choi, Y., Culler, D., Dutta, P., Sharp, C., Tolle, G., Grimmer, M., Ferriera, B. and Parker, K., (2005), " ExScal: Elements of an Extreme Scale Wireless Sensor Network " Proc. of the 11th IEEE Int. Conf. on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications (RTCSA), pp. 102-108.
[3] Arora, A., Dutta, P., Bapat, S., Kulathumani, V., Zhang, H., Naik, V., Mittal, V., Cao, H., Demirbas, M., Gouda, M., Choi, Y., Herman, T., Kulkarni, S., Arumugam, U., Nesterenko, M., Vora, A. and Miyashita, M., (2004), " A line in the sand: a wireless sensor network for target detection, classification, and tracking" Computer Networks, vol. 46, pp. 605-634.
[4] He, T., Krishnamurthy, S., Luo, L., Yan, T., Gu, L., Stoleru, R., Zhou, G., Cao, Q., Vicaire, P., Stankovic, J.A., Abdelzaher, T.F., Hui, J., Krogh, B.H. (2006)," VigilNet: An Integrated Sensor Network System for Energy Efficient Surveillance " ACM Trans. on Sensor Networks, vol. 2, pp. 1-38.
[5] Zhang, P., Sadler, C.M., Lyon, S.A., and Martonosi, M., (2004) "Hardware design experiences in ZebraNet" Proc. of the SenSys’04, Baltimore.
[6] Rahimi, M., Baer, R., Iroezi, O.I., Garcia, J.C., Warrior, J., Estrin, D., and Srivastava, M., (2005), "Cyclops: in situ image sensing and interpretation in wireless sensor networks" Proc. of the 3rd Int. Conf. on Embedded Networked Sensor Systems (Sensys), pp. 192-204.
[7] Kulkarni, P., Ganesan, D., Shenoy, P. and Lu Q., (2005), "SensEye: A Multitier Camera Sensor Network" Proc. of the 13th Annual ACM Int. Conf. on Multimedia (MM), pp. 229-238.
[8] Hengstler, S., Prashanth, D., Fong, S. and Aghajan, H., (2007), "MeshEye: A Hybrid-Resolution Smart Camera Mote for Applications in Distributed Intelligent Surveillance" Proc. of IPSN, pp. 360-369.
[9] Collins, R.T., Lipton, A., Fujiyoshi, H. and Kanade, T., (2001), "Algorithms for cooperative multisensor surveillance" Proc. Of the IEEE Int. Conf. on Computer Vision, pp. 1456–1477.
[10] Xu, Y., winter, J. and Lee, W. C., (2004), "Prediction-based Strategies for Energy Saving in Object Tracking Sensor Networks. Proc. of the IEEE MDM Int, pp. 346-357.
[11] Zhang W. and Cao, G., (2005), "DCTC: Dynamic Convoy Tree-based Collaboration for Target Tracking in Sensor Networks" IEEE Trans. on Wireless Communications, 3(5), pp. 1689-1701.
[12] Tsai, H.W., Chu, C.P. and Chen, T.S., (2007), "Dynamic Object Tracking in Wireless Sensor Networks" Computer Communications, vol. 30, pp. 1811-1825.
[13] Yang H. and Sikdar, B., (2003), "A Protocol for Tracking Mobile Targets using Sensor Networks" Proc. Of the 1st IEEE Int. Workshop on Sensor Network Protocols and Applications (SNPA), pp. 71-81.
[14] Chang, W.R., Lin, H.T. and Cheng, Z.Z., (2008), "CODA: A Continuous Object Detection and Tracking Algorithm for Wireless Ad hoc Sensor Networks" Proc. of the 5th IEEE Consumer Communications and Networking Conf. (CCNC), 168-174.
[15] Wang, Z., Lou, W., Wang, Z., Ma, J. and H. Chen, (2010), "A Novel Mobility Management Scheme for Target Tracking in Cluster-based Sensor Networks" Int. Conf. on Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS), 172-186.
[16] Chiasserini C.F. and Garetto, M., (2004), "Modeling the Performance of Wireless Sensor Networks" In IEEE Infocom.
[17] Yick, J., Mukherjee, B. and Ghosal, D., (2008), "Wireless sensor network survey" Vol. 52, No12.
[18] Salatas, V., (2005), "Object Tracking Using Wireless Sensor Networks" Master's Thesis, Naval Postgraduate School.
[19] Cerpa, J., Elson, D., Estrin, L., Girod, M., Hamilton, M. and Zhao, J., (2001) "Habitat monitoring: application driver for wireless communications technology" in Proceedings of the ACM SIGCOMM Workshop on Data Communications in Latin America and the Caribbean, pp. 20-41.
[20] Yap, K.K., Srinivasan, V., Motani, M., (2005), "MAX: Human-Centric search of the physical world" in: Proceedings of the Third International Conference on Embedded Networked Sensor Systems(Sensys), CA.
[21] Huang, J.H., Amjad, S., Mishra, S., (2005), "CenWits: A SensorBased Loosely Coupled Search and rescue system using witnesses" in:Proceedings of the Third International Conference on Embedded Networked Sensor Systems(Sensys), CA.
[22] Musafer, H., Abdulhameed, R., Abdelfattah, E. and Elleithy, K., (2014), "A Dynamic Clustering Algorithm for Object Tracking and Localization in WSN" In Conference CAINE International Conference On Computer Applications In Industry and engineering,CT, USA.
[23] Hazra K. and Bhramar Ray, B.N., (2015), "Target Tracking in Wireless Sensor Network: A Survey" International Journal of Computer Science and Information Technologies, Vol. 6 (4).
[24] Chen, J., Salim M.B. and Matsumoto, M., (2011), "A Single Mobile Target Tracking in Voronoi-based Clustered Wireless Sensor Network" Journal of Information Processing Systems, Vol.7, No.1.
[25] Wang, Z.B., Li, H.B., Shen, X.F., Sun, X.C., Wang, Z., (2008), "Tracking and predicting moving targets in hierarchical sensor networks" In: Proc. of IEEE ICNSC, pp. 1169–1174.
