12191

12191

جايگذاري حسگر‌ها و مكان يابي با استفاده از فاكتورگراف

كارشناسي ارشد

برق - مخابرات سيستم

خرداد ماه 1388

خرداد ماه 1388

دكتر سيد علي اصغر بهشتي شيرازي

چكيده مكان¬يابي فرستنده¬ها از جايگاه ويژه¬اي در مخابرات بي¬سيم برخوردار است؛ از همين رو دقت در تخمين مكان آنها مهم و حياتي مي¬باشد. براي بالا بردن دقت مكان¬يابي در يك ناحيه¬ي مشخص مي¬توان از روش¬هاي زير استفاده نمود. 1- تعيين محل¬هاي مناسب براي جايگذاري حسگرها به منظور تخمين بهينه مكان 2- استفاده از الگوريتم¬هاي مناسب تخمين مكان 3- بالا بردن دقت حسگرها در اندازه¬گيري پارامترهاي ورودي مورد نياز مكان¬يابي. در اين پروژه به بررسي دو روش اول پرداخته و ابتدا روشي ارائه شده¬است كه با استفاده از آن ، حسگرها در محل¬هايي قرار مي¬گيرند تا خطاي مكان¬يابي كمينه شود. در قسمت دوم با استفاده از الگوريتم گوس-نيوتن و روش فاكتورگراف به حل مسئله مكان¬يابي با زاويه ورود و اختلاف زمان ورود سيگنال پرداخته و در ادامه روشي ارائه مي¬شود كه هم از دقت بالاي الگوريتم گوس-نيوتن و هم از همگرايي قوي فاكتورگراف استفاده نمايد. در بحث جايگذاري حسگرها به منظور مكان¬يابي بهتر در يك ناحيه¬ي مشخص، از كمينه¬سازي بيشترين خطاي ناحيه استفاده شده و براي تعيين خطا در هر نقطه از تقريب كران خطا استفاده شده¬است. براي كمينه نمودن معيار فوق از دو الگوريتم ژنتيك و جستجوي الگو استفاده شده و با اندكي تغيير در روش جستجوي الگو ، همگرايي سريع حاصل شده و مشكلات گرفتار شدن در كمينه¬ي محلي نيز مرتفع شده¬است. يكي از استانداردهاي شبكه¬هاي مكان¬يابي تعيين خطاي حداكثر ناحيه مي¬باشد كه با جايگذاري حسگرها به صورت بهينه، حداقل 5 درصد نسبت به جايگذاري متقارن، مي¬توان كيفيت مكان¬يابي را بهتر نمود. در قسمت الگوريتم تخمين، روشي ارائه شده¬است كه به موجب آن ابتدا با استفاده از روش فاكتورگراف نقطه¬ي هدف را تعيين نموده و در ادامه به كمك الگوريتم گوس-نيوتن با دوره تكرار 2 ، دقت مكان يابي را بالا برده و در اين شرايط مي¬توان مطمئن بود كه نتيجه تخمين هرگز واگرا نخواهد شد. در قسمت اول پروژه نتايج به دست آمده نشان مي¬دهد كه خطاي مكان¬يابي در كل ناحيه¬ي مورد بحث، حداقل 5 درصد بهبود نسبت به جايگذاري¬هاي متقارن و منظم داشته و در بعضي حالات اين بهبود تا 20 درصد حاصل مي¬شود. در قسمت دوم با تركيب روش¬هاي گوس-نيوتن و فاكتورگراف 2 تا 20 درصد بهبود مكان¬يابي كل ناحيه در مقايسه با روش گوس-نيوتن حاصل مي¬شود. واژه‌هاي كليدي: جايگذاري حسگرها، مكان¬يابي، الگوريتم گوس نيوتن، فاكتور گراف، TDOA.