این باند خطای مکانی به عنوان سنجشی برای دقت انواع روشهای مکان یابی استفاده می شود.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
۱.۵.۴محاسبهی ماتریس اطلاعاتی فیشر:
برای محاسبهی باند پایین خطای مکانی و بحث بر روی پارامترهای آن لازم است تا ابتدا ماتریس اطلاعات فیشر محاسبه شود. با فرض اینکه کلیه اندازه گیریهای انجام شده توسط کلیه گرههای مرجع غیر وابسته به یکدیگر باشند میتوان نوشت:
پس از انجام محاسبات میتوان نوشت [۲۹] :
ماتریس M در اقع حامل اطلاعات محل جغرافیایی گره هدف نسبت به گره iام و ضریب حامل وزن اهمیت اندازه گیری انجام شده از گره iام به فاصله از گره هدف و دارای مقدار بایاس میباشد.
بنابراین ماتریس اطلاعات فیشر مجموعه ای از ماتریسهای اطلاعات جغرافیایی با ضریب اهمیت مربوطه میباشد.
۲.۵.۴ بررسی وزنهای اهمیت :
برای بررسی رفتاری ضرایب اهمیت تابع به عنوان تابعی از فاصله گره مرجع از گره هدف و بایاس اندازه گیری انجام شده درنظر گرفته می شود. اگر فرض شود که کلیه اندازه گیریها با وجود دید مستقیم گره هدف و گره مرجع انجام شود کلیه بایاسها صفر میشوند و میتوان نوشت [۲۹]:
حال اگر فرض شود که بایاس اندازه گیریهای انجام شده از مقدار صفر تا بینهایت رشد کنند بنابراین اثر بایاسها در اندازه گیریها در نظر گرفته شده و به ازای مقدار بایاسهای محدود اندازه گیریهای انجام شده با عدم وجود دید مستقیم در تخمین مکان گره هدف شرکت داده میشوند.
در حالتی که مقدار بایاسها بزرگتر شده و به بینهایت میل می کنند میتوان نوشت[۲۷] :
همانگونه که انتظار میرفت با افزایش مقدار بایاس حاصل از اندازه گیری ضریب اهمیت آن اندازه گیری و سپس میزان دخالت آن اندازه گیری در تخمین مکان گره هدف کاهش مییابد.
پس به طور کلی به ازای مقادیر کوچک بایاس ضرایب اهمیت بسیار متاثر از فاصله گره هدف و گره مرجع میباشند و در ازای مقادیر بزرگتر بایاس ضرایب اهمیت متاثر از مقدار بایاس اما به صورت معکوس هستند.
شکل زیر تغییرات ضرایب اهمیت را با تغییرات فاصله و مقدار بایاس را نشان داده است. این شکل به ازای ضریب تضعیف سیگنال برابر(α ) ۳ و واریانس ثابت نویز ( ۰۰۱. رسم شده اند [۲۹] .
شکل۴-۱۰ : منحنی تغییرات ضرایب اهمیت بر حسب مقادیر بایاس متفاوت [۲۷]
همانگونه که از منحنیهای بالا مشخص است میتوان اضافه کرد که به ازای فاصلههای کوچک بین گره هدف و گره مرجع ضریب اهمیت سیگنال به شدت به میزان بایاسها وابستهاند.
در صورتیکه به ازای مقادیر بزرگتر، فاصله عامل موثرتر واریاس ثابت نویز و میزان فاصله و البته ضریب تضعیف سیگنال است. حال اگر حالتی در نظر گرفته شود که اطلاعات قبلی راجع به بایاس وجود داشته و مقدار بایاس محدود و غیر صفر باشد ضریب اهمیت آن اندازه گیری نسبت به حالتی که آن اندازه گیری در محاسبات در نظر گرفته نشود (مقدار بایاس بینهایت) مسلما مقدار بیشتری است و نشان داده می شود که با بهره گرفتن از آن میتوان به دقت بهتری نیز دست یافت [۲۸] .
شکل ۴-۱۱: باند خطای مکانی بر حسب تغییرات مقدار بایاس [۲۷]
فاصلهیابی بر اساس استاندارد ۸۰۲.۱۵.۴a
استاندارد ۸۰۲.۱۵.۴a لایه فیزیکی و لایه MAC را برای پالسهای باریک فراپهنباند تعریف کرده است. در این استاندارد فاصلهیابی به صورت انتخابی در لایه فیزیکی تعریف می شود.
موجهای ارسالی ابتدایی به صورت بهینه برای ایجاد همزمانی بین فرستنده و گیرنده استفاده می شود. با تغییر نرخ ارسال داده از ۱۰۰ کیلو تا ۲۷ مگابیت بر ثانیه همچنان امکان فاصلهیابی در این استاندارد وجود دارد.
پرتکل فاصلهیابی اصلی این استاندارد از روش فاصلهیابی با بهره گرفتن از زمان رسیدن سیگنالها در حالت رفت و برگشتی[۵۲] میباشد.
این روش از تاخیر زمانی ارسال سیگنال و زمان دریافت پاسخ از گره گیرنده بدست می آید که نیاز به همزمانی را بین گیرنده و فرستنده از بین میبرد.
البته همچنان می شود در این استاندارد روش اختلاف زمانی رسیدن دو سیگنال از گره مرجع و گره گیرنده[۵۳] را نیز بکار برد.
هر بسته اطلاعاتی در این استاندارد شامل هدر برای همزمانی، هدر برای لایه فیزیکی و اطلاعات میباشد.
هدر همزمانکننده بستهی اطلاعاتی به گیرنده کمک می کند تا خود را برای دریافت اطلاعات اصلی آماده سازد.
هدر لایه فیزیکی بلافاصله بعد از هدر همزمانی آمده و شامل اطلاعاتی چون نرخ ارسال داده و اطلاعات چون طول فریم میباشد.
ساختار بستههای اطلاعاتی در این استاندارد برای این پروتکل به صورت زیر میباشد [۲۷]:
شکل۴- ۱۲: ساختار بستهی اطلاعاتی پروتکل فاصلهیاب در استاندارد IEEE.802.15.4a
فصل پنجم:
بهینهسازی سیستمهای مکانیاب مبتنی بر فناوری فراپهنباند
پیشینهی تحقیق:
استراتژی های طراحی شبکه های مکانیاب:
در طراحی شبکه های حسگر باید به چند سوال اساسی پاسخ داده شود. اولین سوالی که مطرح می شود این است که مکانیابی برای چه کاربردی استفاده میگردد و باید دارای چه مقدار دقت و چه مقدار قدرت تفکیکپذیری باشد؟
سوال دوم:کدام الگوریتمها در این کاربرد بر روی داده های ورودی مخلوط شده با نویز بهترین کارایی را دارند؟
سوال سوم: چند درصد از شبکه با توپولوژی منحصر به فرد توسط الگوریتمها مکان یابی میشوند؟
سوال چهارم: چقدر باید برای برپایی این شبکه هزینه کرد؟چه تعداد حسگر نیاز است؟مصرف انرژی این حسگرها چقدر است [۱۰] ؟
برای پاسخ دادن به هرکدام از این سوالها باید متریکهایی تعیین گردد و با بهره گرفتن از آن متریکها مقایسه بین طراحیهای مختلف انجام شود. برای هر کدام از معیارهای بالا چندین متریک تعریف شده اند. مثلا برای محاسبه دقت متریکهایی چون MAE[54] و GDE [۵۵]وARD[56] بکارگرفته می شود [۲۹]و[۳۰] .
معمولا متریک دقت در اندازه گیریها MAE است که به صورت زیر تعریف می شود:
یا به عنوان مثال دیگر در تعیین متریک برای مصرف توان، تعداد متوسط تعداد بستههایی که هر گره برای انجام یک مکان یابی ارسال یا دریافت می کند در مصرف توان برای ارسال یا دریافت هر بسته ضرب می کنند.
[چهارشنبه 1400-09-24] [ 09:17:00 ب.ظ ]
|