شماره ركورد
34832
پديد آورنده
اسراء آلعزاوي
عنوان
مدل بازسازي زماني مبتني بر GRNN مقاوم براي كاهش از دست رفتن دادههاي ترتيبي در محيطهاي پايش بلادرنگ اينترنت اشيا
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر- شبكههاي كامپيوتري
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/12/3
استاد راهنما
جواد وحيدي
استاد مشاور
ناصر مزيني
دانشكده
پرديس دانشگاهي - دانشكده مهندسي كامپيوتر
چكيده
اين پژوهش به بررسي مسئله از دست رفتن ترتيبي دادهها (Sequential Data Loss) در جريانهاي داده اينترنت اشيا در محيطهاي پايش بلادرنگ ميپردازد؛ بهگونهاي كه قطعهاي پيدرپي در قرائتهاي حسگرها، ناشي از خرابي تجهيزات، ناپايداري شبكه يا محدوديتهاي انرژي، منجر به ايجاد شكافهاي زماني ميشود كه قابليت اطمينان پايش، دقت تحليل و كيفيت تصميمگيري را كاهش ميدهد. هدف اين مطالعه توسعه يك چارچوب بازسازي زماني (Temporal Reconstruction) است كه بتواند بخشهاي از دست رفته را بازيابي كرده و در عين حال، سازگاري زماني و پوياييهاي غيرخطي سيگنالهاي حسگر را با هزينه محاسباتي متناسب با محدوديتهاي زمان واقعي حفظ نمايد. بدين منظور، اين رساله يك مدل مقاوم مبتني بر شبكه عصبي رگرسيون تعميميافته (Generalized Regression Neural Network – GRNN) پيشنهاد ميكند كه با ادغام زمينه زماني از يك پنجره مجاور پيرامون مشاهدات گمشده، مقادير مفقود را با استفاده از يك سازوكار پيشبيني غيرپارامتري مبتني بر شباهت الگوها و برآورد وزندهيشده با كرنل (Kernel-Weighted Estimation) تخمين ميزند؛ رويكردي كه امكان پاسخدهي سريع را بدون نياز به آموزش تكراري پرهزينه همانند مدلهاي عميق فراهم ميسازد. اين مدل بهصورت تجربي بر روي دادههاي سري زماني كه نمايانگر سيگنالهاي پايش نمونه در اينترنت اشيا هستند، ارزيابي شد و شكافهاي از دست رفتن ترتيبي با نسبتها و طولهاي مختلف بهصورت مصنوعي تزريق گرديد تا شرايط عملياتي واقعي شبيهسازي شود. سپس عملكرد مدل با روشهاي پايه رايج شامل درونيابي خطي (Linear Interpolation)، جايگذاري مبتني بر نزديكترين همسايه (KNN Imputation) و بازسازي مبتني بر LSTM مقايسه شد. ارزيابي بر اساس معيارهاي دقت (RMSE و MAE)، ضريب همبستگي زماني (Temporal Correlation)، زمان پاسخ (Latency) و همچنين تحليل حساسيت نسبت به نويز و قابليت مقياسپذيري انجام گرفت. نتايج نشان داد كه مدل GRNN پيشنهادي بهطور پيوسته در كاهش خطا و حفظ ساختار زماني سيگنال در اكثر سناريوهاي فقدان داده برتري دارد و در عين حال، داراي عملكرد زماني پايين و قابل پيشبيني است كه از نظر سادگي به درونيابي خطي نزديك بوده و از نظر هزينه زماني بهطور قابل توجهي از LSTM بهتر عمل ميكند. افزون بر اين، مدل تحت سطوح مختلف نويز و با افزايش شدت فقدان داده نيز از پايداري و مقاومت مناسبي برخوردار بود. در نهايت، اين رساله نتيجهگيري ميكند كه بازسازي زماني مبتني بر GRNN يك راهكار عملي و مؤثر براي تقويت تداوم دادهها و افزايش قابليت اطمينان سامانههاي پايش بلادرنگ در اينترنت اشيا محسوب ميشود، زيرا توازني بهينه ميان دقت، سازگاري زماني و كارايي اجرايي ايجاد ميكند و امكان استفاده در محيطهاي لبه و سيستمهاي داراي منابع محدود را فراهم ميسازد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/29
عنوان به انگليسي
Robust GRNN-Driven Temporal Reconstruction Model for Mitigating Sequential Data Loss in Real-Time IoT Monitoring Environments
تاريخ بهره برداري
2/22/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اسراء العزاوي
چكيده به لاتين
This research addresses the problem of sequential data loss in Internet of Things (IoT) data streams within real-time monitoring environments, where consecutive interruptions in sensor readings caused by device failures, network instability, or energy limitations create temporal gaps that reduce monitoring reliability and negatively impact analytical accuracy and decision-making quality. The study aims to develop a temporal reconstruction framework capable of recovering missing segments while preserving temporal consistency and the nonlinear dynamics of sensor signals, with computational cost suitable for real-time constraints. To achieve this objective, the thesis proposes a robust model based on the Generalized Regression Neural Network (GRNN) by integrating temporal context through a neighboring window surrounding the missing observations. Missing values are estimated using a nonparametric prediction mechanism relying on pattern similarity and kernel-weighted estimation, enabling rapid response without the need for costly iterative training as required by deep learning models. The proposed model was experimentally evaluated using time-series datasets representing typical IoT monitoring signals, where sequential loss gaps of varying ratios and lengths were synthetically injected to simulate realistic operational conditions. The model’s performance was then compared against common baseline approaches, including Linear Interpolation, KNN-based imputation, and LSTM-based reconstruction. evaluation was conducted using accuracy metrics (RMSE and MAE), the temporal correlation coefficient, response latency, as well as noise sensitivity and scalability analyses. The results demonstrated that the proposed GRNN model consistently outperformed the baseline methods by achieving lower reconstruction error and better preservation of the temporal structure across most loss scenarios. Moreover, it exhibited low and predictable computational latency comparable to the simplicity of linear interpolation, while significantly outperforming LSTM in terms of time cost. The model also maintained strong robustness under varying noise levels and increasing loss severity. The thesis concludes that GRNN-driven temporal reconstruction provides a practical and effective solution for enhancing data continuity and improving the reliability of real-time IoT monitoring systems, by achieving an optimized balance between accuracy, temporal consistency, and computational efficiency, thereby supporting deployment in edge environments and resource-constrained systems.
كليدواژه هاي فارسي
اينترنت اشيا(IoT)
كليدواژه هاي لاتين
Internet of Things (Iot)
Author
Alazzawi
SuperVisor
Dr.vahidi