شکل ۴-۱۹: خوانش گرد و غبار در امتداد جاده ها…………………………………………………………………………………………۶۷
شکل ۴-۲۰: خوانش مونوکسید کربن…………………………………………………………………………………………………………..۶۷
شکل ۴-۲۱: اندازه گیری گازهای دیزل کامپوزیت…………………………………………………………………………………………۶۸
شکل ۴-۲۲: اندازه گیری گازهای بنزین کامپوزیت………………………………………………………………………………………..۶۸
شکل ۴-۲۳: توپولوژی خیابان…………………………………………………………………………………………………………………….۶۹
شکل ۴-۲۴: حرکت گره ها در بازه ی زمانی ۰ تا T و تغییر نواحی پوشش داده شده………………………………………..۷۰
شکل ۴-۲۵: سرعت نسبی حسگر برای تشخیص هدف مورد نظر…………………………………………………………………..۷۰

شکل ۴-۲۶: چیدمان مطلوب برای مسیر بین دو نقطه T و S………………………………………………………………………….73
شکل ۴-۲۷: چیدمان نامطلوب برای مسیر بین دو نقطه T و S……………………………………………………………………………73
شکل ۴-۲۸: تشخیص تراکم………………………………………………………………………………………………………………………….۷۵
شکل ۵-۱: نمونه ای از حرکت خودروها با مدل حرکت گوس مارکوف با متوسط سرعت ۵ متر بر ثانیه………………..۸۲
شکل ۵-۲: نمونه ای از حرکت خودروها با مدل حرکت گوس مارکوف با متوسط سرعت ۱۰ متر بر ثانیه………………۸۳
شکل ۵-۳: نمونه ای از حرکت خودروها با مدل حرکت گوس مارکوف با متوسط سرعت ۱۵ متر بر ثانیه………………۸۳
شکل ۵-۴: نمونه ای از حرکت خودروها با مدل حرکت گوس مارکوف با متوسط سرعت ۲۰ متر بر ثانیه………………۸۴
شکل ۵-۵: نمونه ای از حرکت خودروها با مدل حرکت گوس مارکوف با متوسط سرعت ۲۵ متر بر ثانیه………………۸۴
شکل ۵-۶: طبقه بندی مدل های سنجش گره ها………………………………………………………………………………………………۹۱
شکل۵-۷: مدل سنجش رندم…………………………………………………………………………………………………………………………۹۵
شکل ۵-۸: مقایسه محاسبات تئوری و انجام آزمایشات شبیه سازی برای پوشش دینامیکی با مدل سنجش Boolean داخل دایره برای زمان های صفر تا ۱۰ ثانیه……………………………………………………………………………………………………..۹۶
شکل ۵-۹: مقایسه محاسبات تئوری و انجام آزمایشات شبیه سازی برای پوشش دینامیکی با مدل سنجش Shadow-fading داخل دایره برای زمان های صفر تا ۱۰ ثانیه با ۲n= و ۶?= وقتی هدفی در فاصله ی ۴۵ متری حسگر قرار داشته باشد…………………………………………………………………………………………………………………………………۹۷
شکل ۵-۱۰: مقایسه محاسبات تئوری و انجام آزمایشات شبیه سازی برای پوشش دینامیکی با مدل سنجش Elfes داخل دایره برای زمان های صفر تا ۱۰ ثانیه با ۰٫۰۱ = و ۷۵R_max=………………………………………………………………………..98
شکل ۵-۱۱: مدل سازی پوشش دینامیکی داخل دایره با مدل سنجش Shadow fading با توجه به n=2, ?=۶, ۸ & 10 dB و سرعت متوسط ۲۰ متر بر ثانیه…………………………………………………………………………..۹۹
شکل ۵-۱۲: مدل سازی پوشش دینامیکی داخل دایره با مدل سنجش Shadow fading با توجه به ?=۶ dB, n=2, 3 & 4 و سرعت متوسط ۲۰ متر بر ثانیه…………………………………………………………………………….۹۹
شکل ۵-۱۳: مدل سازی پوشش دینامیکی داخل دایره با مدل سنجش Elfes با توجه به =۰٫۰۱, ۰٫۰۲ & 0.03 و سرعت متوسط ۲۰ متر بر ثانیه…………………………………………………………………………………………………………………….۱۰۰
چکیده:
شبکه های حسگر خودرویی شامل گره های متحرکی هستند که در طی حرکت به اندازه گیری پارامترهای فیزیکی و شیمیایی محیط می پردازند. گره های حسگر معمولا دارای انرژی محدودی هستند که همین محدودیت طول عمر باعث تحقیقات بسیاری توسط پژوهشگران بر روی شبکه ی حسگر بی سیم شده است اما مبحث طول عمر در شبکه های حسگر خودرویی اهمیت کمتری نسبت به دیگر شبکه های حسگر دارد.
پوشش در شبکه های حسگر خودرویی به چگونگی مشاهده ی فیزیکی فضا اطلاق می شود. بنابراین پوشش دینامیکی، پوششی بر مبنای مدل حرکت گره ها است که چندین خودرو با همکاری یکدیگر به مبحث پوشش محیط می پردازند.
پوشش دینامیکی توسط چندین پژوهشگر مورد مطالعه قرار گرفته است که اغلب این پژوهشگران از مدل سنجش Boolean برای مدل سازی پوشش دینامیکی محیط استفاده کرده اند. اگر چه مدل های سنجش Shadow fading و Elfes مدل های واقعی تری برای مدل سازی پوشش دینامیکی محیط توسط شبکه های حسگر خودرویی می باشند.
در پایان نامه ی پیش رو، ما علاوه بر بررسی مدل های حرکت مختلف، مدل حرکت گوس مارکوف را به عنوان مدل اصلی حرکت برای مدل سازی پوشش دینامیکی با توجه به سه مدل سنجش Boolean، Shadow fading و Elfes انتخاب کرده ایم. ما این امر را با توجه به محاسبات تئوری موقعیت های گره ها در هر گام حرکت و مقایسه ی آن با نتایج مستقیم شبیه سازی مدل حرکت گوس مارکوف انجام می دهیم. و در آخر مقایسه ای بین پوشش دینامیکی با سه مدل سنجش Boolean، Shadow fading و Elfes انجام می دهیم.
کلید واژه: پوشش دینامیکی، مدل حرکت گوس مارکوف، مدل سنجش Boolean، مدل سنجش Shadow fading، مدل سنجش Elfes
مقدمه:
شبکه ی حسگر بی سیم شامل تعدادی گره ی حسی استاتیک و یا دینامیک است که به امر سنجش محیط می پردازند و داده های بدست آمده از محیط را بنا بر نیاز تعریف شده ی شبکه، پردازش می نمایند. این شبکه از منظرهای گوناگونی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. یکی از جنبه های مورد بررسی، مسئله ی پوشش شبکه است. ما در این پایان نامه قصد داریم، مدل سازی پوشش دینامیکی شبکه های حسگر خودرویی را بر مبنای مدل های آماری حرکت پیاده سازی کنیم. برای این منظور گام به گام از معرفی شبکه تا هدف آخر این پروژه یعنی همان مدل سازی پوشش دینامیکی شبکه های حسگر خودرویی بر مبنای مدل های آماری حرکت پیش رفته ایم.
پایان نامه ی پیش رو شامل پنج فصل می باشد. در فصل اول، ما به معرفی شبکه ی حسگر بی سیم پرداخته ایم و این شبکه را به صورت مختصر و مفید معرفی کرده ایم. در فصل دوم مسئله ی پوشش در شبکه های حسگر بی سیم را شرح داده ایم و انواع مختلف پوشش این شبکه را بررسی کرده ایم. در فصل سوم مفاهیم مربوط به انرژی و حرکت در مبحث پوشش شبکه حسگر بی سیم را مورد ارزیابی قرار داده ایم. در فصل چهارم پوشش دینامیکی و مزیت ها و چالش های پیش روی این پوشش را بررسی کرده ایم. در فصل پنجم با عنایت به چهار فصل قبلی و انتخاب مدل حرکت گوس مارکوف، مدل سازی پوشش دینامیکی شبکه های حسگر خودرویی بر مبنای مدل آماری حرکت گوس مارکوف را به صورت تئوری و همچنین شبیه سازی محاسبات تئوری و شبیه سازی مستقیم مدل حرکت گوس مارکوف در پنج سرعت مختلف با بهره گرفتن از سه مدل سنجش Boolean، Shadow fading و Elfes پیاده سازی کرده ایم.
هدف:
هدف اصلی این پایان نامه مدل کردن پوشش دینامیکی شبکه های حسگر خودرویی بر مبنای مدل های آماری حرکت است. به غیر از بررسی مدل های حرکت مختلف، مدل حرکت اصلی انتخاب شده برای این امر، مدل حرکت گوس مارکوف می باشد. برای بررسی بهتر پوشش دینامیکی، از سه مدل سنجش مختلف استفاده می کنیم و نتایج بررسی ها را با هم مقایسه می کنیم.
فصل اول: معرفی شبکه ی حسگر بی سیم^[۱]
در این فصل ابتدا به معرفی شبکه های بی سیم می پردازیم و سپس انواع مختلف این شبکه ها را از لحاظ ساختارمند و غیر ساختارمند معرفی می کنیم و همچنین نحوه ی استقرار و حرکت گره ها در شبکه های بی سیم را بررسی می کنیم و خصوصیات شبکه حسگر بی سیم را معرفی می کنیم و سپس پیکربندی گره های شبکه های حسگر بی سیم را شرح می دهیم.

انواع شبکه های بی سیم:
شبکه های بی سیم به دو نوع عمده ی شبکه های ساختارمند و غیر ساختارمند تقسیم می شوند. شبکه های بی سیم ساختارمند دارای زیر ساخت هایی برای راه اندازی شبکه می باشند. از انواع شبکه های بی سیم ساختارمند می توان به شبکه GSM ^[۲] اشاره کرد. شبکه های بی سیم غیر ساختارمند به شبکه های بی سیم اقتضایی ^[۳] معروف هستند. شبکه های اقتضایی به شبکه های آنی و یا موقت گفته می شوند که برای یک منظور خاص به وجود می آیند. تفاوت عمده شبکه های اقتضایی با شبکه های معمول بی سیم ۸۰۲٫۱۱ در این است که در شبکه های اقتضایی مجموعه ای از گره های متحرک و یا غیر متحرک بی سیم بدون هیچ زیرساختار مرکزی، نقطه دسترسی و یا ایستگاه پایه برای ارسال اطلاعات بی سیم در بازه ای مشخص به یکدیگر وصل می شوند. شبکه های بی سیم می توانند ترکیبی از این دو مورد ذکر شده نیز باشند یعنی قسمتی از شبکه ساختارمند و قسمتی از شبکه غیر ساختارمند پیاده سازی شود.
ارسال بسته های اطلاعاتی در شبکه های بی سیم اقتضایی توسط گره های مسیری که قبلا توسط یکی از الگوریتم های مسیریابی مشخص شده است، صورت می گیرد. نکته قابل توجه این است که هر گره تنها با گره هایی در ارتباط است که در شعاع رادیویی اش هستند، که اصطلاحا گره های همسایه نامیده می شوند.
پروتکل های مسیریابی بر اساس پارامترهای کانال مانند تضعیف، انتشار چند مسیره، تداخل و همچنین بسته به کاربرد شبکه به صورت بهینه طراحی شده اند. در هنگام طراحی این پروتکل ها به امر تضمین امنیت در شبکه های اقتضایی توجه نشد اما در سال های اخیر با توجه به کاربردهای حساس این شبکه از جمله در عملیات های نظامی، فوریت های پزشکی و یا مجامع و کنفرانس ها، که نیاز به تامین امنیت در این شبکه ها بارزتر شده است، محققان برای تامین امنیت در دو حیطه عملکرد و اعتبار پیشنهادات گوناگونی را مطرح کردند و می کنند.
شبکه های بی سیم اقتضایی فاقد هسته مرکزی برای کنترل ارسال و دریافت داده می باشد و حمل بسته های اطلاعاتی به شخصه توسط خود گره های یک مسیر مشخص و اختصاصی صورت می گیرد. توپولوژی شبکه های اقتضایی متغیر است زیرا گره های شبکه می توانند تحرک داشته باشند و در هر لحظه از زمان جای خود را تغییر بدهند.
شکل ۱-۱: مدل شبکه ی بی سیم اقتضایی
وقتی گره ای تصمیم می گیرد که داده ای را برای گره مورد نظر خود بفرستد، ابتدا با انجام یک پروتکل مسیریابی پخش شونده کوتاهترین مسیر ممکن به گره مورد نظر را بدست می آورد و سپس با توجه به این مسیر داده را ارسال می کند. به هنگام به روز رسانی یا کشف مسیر مورد نظر تمام گره های واقع بر روی مسیر اطلاعات مربوط به راه رسیدن به گره مقصد را در جدول مسیریابی خود تنظیم می کنند، تا در هنگام ارسال داده از مبدا روند اجرای عملیات ارسال داده به درستی از طریق کوتاهترین مسیر ممکن انجام شود. لازم به ذکر است که شبکه های بی سیم اقتضایی از نظر تحرک به دو دسته ی ثابت و متحرک تقسیم می شوند.