در فصل سوم، در ابتدا مطالبی پایه در زمینه الگوریتم‌های مکان‌یابی ارائه‌شده است و در ادامه به ارائه بررسی جامع مدل‌های حرکتی گوناگون پرداخته شده است.
در فصل چهارم، به بررسی الگوریتم‌های مرتبط با الگوریتم پیشنهادی شرح داده می‌شود. در این فصل ابتدا به شرح الگوریتم خوشه‌بندی پرداخته می‌شود و مدل حرکتی استفاده‌شده در این پایان‌نامه شرح داده شده است. در ادامه به شرح الگوریتم‌های رهگیری هدف که در راستای الگوریتم پیشنهادی می‌باشند به صورت مفصل توضیح داده شده است.
در فصل پنجم، ابتدا روش پیشنهادی معرفی می‌گردد و بعد از آن با پیاده‌سازی الگوریتم در قسمت شبیه‌سازی عملکرد آن مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. تحلیل نتایج بدست آمده در شبیه‌سازی نشان می‌دهد که میزان انرژی مصرفی در شبکه کاهش یافته است.
در فصل ششم، به جمع‌بندی مطالب پایان‌نامه می‌پردازد. نتایج حاصل از ارزیابی الگوریتم‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند. همچنین در این فصل پیشنهاداتی در راستای بهبود روش پیشنهادی و ادامه‌ی پژوهش در زمینه‌ی رهگیری هدف در شبکه‌های حسگر بی­سیم ارائه خواهد شد.
فصل دوم
رویکردهای رهگیری هدف
۲-۱- مقدمه
امروزه در محیط‌های نظامی به دلیل پیچیده بودن و یا غیرعملی بودن پیاده‌سازی شبکه ­های سیمی در آنها، امکان پیاده­سازی چنین شبکه‌هایی ناممکن گردیده است. توپولوژی شبکه‌ها در چنین محیط‌ها، به دلیل اینکه امکان از بین رفتن حسگرهای درون شبکه وجود دارد، باید قابلیت پیاده­سازی به صورت پویا در شبکه موجود باشد، بنابراین امکان پیاده‌سازی شبکه ­های بی‌سیم دارای ساختار ثابت ناممکن می‌گردد و لزوم به وجود آمدن شبکه ­های حسگر بی‌سیم پیش از پیش احساس می­گردید. یکی از مهمترین زمینه‌هایی که مزایای شبکه‌های حسگر بی‌سیم را نسبت به انواع دیگر شبکه‌های بی‌سیم نمایان کرده است، زمینه رهگیری اهداف متحرک است.رهگیری اهداف متحرک اشاره به دنبال کردن یک هدف خاص در یک فضای از پیش تعیین‌شده به نام میدان حسگر و تشخیص مسیر هدف دارد که در زمینه‌های نظامی به منظور ردیابی وسایل دشمن، تشخیص عبور غیرمجاز از مرزها و ردیابی عامل متجاوز و … و همچنین در زمینه‌های غیرنظامی به منظور ردیابی حیوانات وحشی و کمیاب در حیات وحش، تشخیص مسیر حرکت آتش در جنگل و … استفاده گردیده است. از آنجا که رهگیری هدف توسط شبکه‌های حسگر بی‌سیم، به کاهش یافتن تلفات انسانی در زمینه‌های نظامی و از بین بردن خطای دید انسان‌ها در رهگیری هدف در شب کمک کرده است و امکان رهگیری هدف با دقتی بالاتر از دقت انسان را فراهم می کند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار گردیده است. در سال‌های اخیر، تحقیقات بی‌شماری درباره کاربرد رهگیری هدف در شبکه‌های حسگر بی‌سیم انجام گرفته است که هر یک بر روی اهداف خاصی تمرکز داشته‌اند. در این فصل الگوریتم‌های رهگیری هدف در چهار بخش مختلف بررسی می‌گردند. در بخش اول الگوریتم‌هایی بررسی می­شوند که رهگیری هدف را مبتنی بر پیام انجام می‌دهند. الگوریتم‌های بخش دوم نیز از روشی مبتنی بر درخت جهت رهگیری هدف استفاده می‌کنند. الگوریتم‌های

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

بخش سوم هم از روش‌هایی مبتنی بر پیشگویی به منظور رهگیری هدف استفاده می‌کنند. الگوریتم‌های بخش چهارم از روش‌هایی مبتنی بر خوشه به منظور رهگیری هدف استفاده می‌کنند.
۲-۲- رویکرد مبتنی بر پیام
در رویکرد مبتنی بر پیام، گروهی از حسگرها قبل از اینکه هدف به آنها برسد از طریق ارسال چند پخشی به حالت فعال بروند تا در موقع رسیدن هدف به آنها بتوانند آن را مکان‌یابی کنند[۳]. نمونه‌ای از رهگیری هدف مبتنی بر پیام در شکل۲-۱ نشان داده شده است. در این شکل، حوزه‌های تحویل و ارسال با خطوط نقطه‌چین مشخص‌شده‌اند. حوزه تحویل حوزه‌ای است که در آن حسگرها در زمان جاری فعال هستند اما حوزه ارسال حوزه‌ای است که در آن حسگرها باید عمل ارسال پیام به حوزه تحویل در زمان بعدی را به عهده بگیرند.
شکل۲-۱: نمونه ­ای از رهگیری هدف مبتنی بر پیام[۴].
۲-۲-۱- پروتکل FAR
در پروتکل FAR^[4] [۵]، ابتدا شبکه به صورت یک گراف مسطح در نظر گرفته می‌شود و حسگری که حداقل یکی از همسایه‌های فضایی^[۵] آن متعلق به حوزه تحویل باشد، بسته پیام خود را به صورت همگانی ارسال خواهد کرد. همسایه‌های فضایی حسگر i، حسگرهایی هستند که به حوزه‌های همسایه حسگر i تعلق دارند. بسته ارسالی توسط این پروتکل شامل فیلدهای موقعیت اولین ارسال‌کننده پیام، مختصات حوزه تحویل، سرعت حرکت حوزه تحویل، موقعیت آخرین ارسال‌کننده پیام می‌باشد. در این پروتکل در ابتدا بسته پیام به حسگرهایی که متعلق به حوزه‌های تحویل جاری و گذشته می‌باشند و یا حسگرهایی که حداقل یکی از همسایه‌های فضایی آن به حوزه‌های جاری و یا گذشته متعلق می‌باشند، ارسال می‌گردد که به این روش، ارسال ابتکاری^[۶] گفته می‌شود. بعد از ارسال به روش ابتکاری، بسته پیام برای حسگرهایی که دارای همسایه فضایی متعلق به حوزه تحویل جاری نمی‌باشند ولی آن حسگر و یا حداقل یکی از همسایه‌های فضایی آن حسگر، متعلق به حوزه تحویل آینده می‌باشند ارسال می‌گردد که به این روش، ارسال دوره‌ای^[۷] گویند. در شکل۲-۲ مشاهده می‌شود که بسته پیام برای حسگرهای k،D،B، C و G به وسیله روش ابتکاری و برای حسگرهای G، L، M، E وF به وسیله روش دوره‌ای ارسال گردیده است.
شکل۲-۲: الگوریتم‌های ارسال ابتکاری و دوره‌ای در الگوریتم FAR[5].
۲-۲-۲- پروتکل VE-mobicast
در پروتکل ^[۸]VE-mobicast [6]، روشی ارائه گردیده است که در آن بر خلاف مقاله‌های قبل از آن، از جهت حرکت نیز به عنوان عاملی برای تعیین حوزه تحویل استفاده ‌شده است. نوآوری این مقاله در ایجاد شکل تخم‌مرغی متغییر حوزه تحویل است تا دقت در رهگیری هدف افزایش یابد. یک جلسه چند پخشی مکانی زمانی^[۹] شامل پیام، حوزه تحویل، زمان ارسال پیام و زمان خود جلسه است. حوزه تحویل حوزه­ای است که در آن حسگرها در زمان جاری فعال هستند اما حوزه ارسال حوزه­ای است که در آن حسگرها باید عمل ارسال پیام به حوزه تحویل در زمان بعدی را به عهده بگیرند. در شکل۲-۳ حوزه ارسال و حوزه تحویل نشان داده شده است.
شکل۲-۳: چند پخشی مکان زمانی[۶].
در الگوریتم پیشنهادی شکل حوزه ارسال مانند یک تخم‌مرغ است که می‌تواند با مرور زمان تغییر کند. حوزه نگهداشت و ارسال^[۱۰] به حوزه فصل مشترک مناطق ارسال زمان جاری و زمان بعدی گفته می‌شود. این راه حل دارای دو مرحله است. در مرحله اول که تخمین تخم‌مرغ نام دارد اندازه حوزه تخم‌مرغی ارسال زمان بعد توسط حسگرها در حوزه نگهداشت و ارسال زمان جاری، توسط رابطه۲-۱ تخمین زده می‌شود.

در رابطه بالا e اشاره به نصف فاصله مراکز حوزه ارسال زمان جاری و زمان بعدی دارد. حوزه ارسال فرستادن مجدد پیام را به یک حوزه خاص محدود می‌کند درحالی‌که مطمئن می‌شود تمام حسگرهای موجود در حوزه ارسال، پیام را دریافت می‌کنند. در مرحله دوم که ارسال پیام توزیع‌شده نام دارد الگوریتمی توزیع‌شده برای تمام حسگرها در حوزه نگهداشت و ارسال اجرا می‌شود. این عملیات می‌تواند شکل حوزه ارسال زمان بعدی را تنظیم کند.
در پروتکل بالا، مرحله تخمین تخم‌مرغ به دو مرحله تقسیم می‌گردد. در مرحله اول باید حسگرهایی که در حوزه نگهداشت و ارسال قرار دارند تشخیص داده شوند. بدین منظور ابتدا با توجه به رابطه ۲-۲ تشخیص داده می‌گردد که حسگری با موقعیت(a,b) در حوزه ارسال در زمان جاری قرار دارد و یا خیر. در صورت اثبات وجود حسگر در حوزه ارسال جاری با توجه به رابطه۲-۳ نشان داده می‌شود که آیا حسگر مورد نظر در حوزه ارسال در زمان بعدی است و یا خیر. در صورتی که حسگر مورد نظر در هر دو حوزه موجود باشد، بنابراین حسگر مورد نظر به دو حوزه نگهداشت و حوزه ارسال زمان جاری تعلق دارد.

در مرحله دوم تخمین تخم‌مرغ تعداد گام‌های ارسال تخمین زده می‌شود. در این مرحله ابتدا توسط یک حسگر که در حوزه نگهداشت و ارسال قرار دارد (P₁)، اندازه گام ارسال به حسگر همسایه در حوزه تحویل آینده (P₂) و موقعیت آن حسگر محاسبه می‌گردد. با بدست آوردن نقطه تلاقی حاصل از برخورد منحنی‌های حوزه ارسال در زمان بعدی و امتداد مسیر  توسط رابطه۲-۴ تعداد گام‌ها تخمین زده می‌شود.