فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل 1: مقدمه. 1
فصل 2: سیستمهایفراپهنباند……………………………………………………………………………………………………5
2-1- مقدمه. 5
2-2- خواص سیگنالهای فراپهنباند. 7
2-3- استانداردها درسیستمهای فراپهنباند. 9
2-4- مدولاسیون در سیستمهای فراپهنباند. 10
2-5- دسترسی چندگانه درسیستمهای فراپهنباند. 11
فصل 3: شبکههایاقتضاییبیسیم……………………………………………………………………………………………21
3-1- مقدمه. ……22
3-2- دستهبندی سیستمهای مکانیاب.. 22
3-3- دستهبندی الگوریتمهای مکانیاب در شبکههای حسگر………………………………………………………………………….16
3-4- انواع روشهای فاصلهیابی………………………………………………………………………………………………………………………….30
3-4-1- مکانیابی بر اساس قدرت سیگنال……………………………………………………………………………………………………… 31
3-3-2- مکانیابی براساس زاویه رسیدن سیگنال………………………………………………………………………………………………32
3-3-3- مکانیابی بر اساس زمان رسیدن سیگنال….. ……………………………………………………………………………………….35
3- 5- استراتژیهای تشخیص پیک برای سیستمهای مکانیاب زمانی…………………………………………………………….39
3 – 6- مشکلات مکانیابی براساس زمان…………………………………………………………………………………………………………..40
3-7- تکنیکهای تخمین مکان…………………………………………………………………………………………………………………………..42
3-8- فناوریهای در دسترس برای سیستمهای مکانیاب…………………………………………………………………………………45
فصل 4: استفاده از فناوری فراپهنباند برای سیستمهای مکانیاب…………………………………………..47
4-1- استفاده از سیگنالهای فراپهنباند برای مکانیابی…………………………………………………………………………………..47
4-2- آشکارسازی سیگنالهای فراپهنباند و بررسی مدل کانال در استاندارد 802.15.4a 65
4-3- باندهای تشخیص خطا 56
4-4- مدل کردن اندازهگیریها 59
4-5- باند خطای مکانی.. 61
4-6- فاصلهیابی بر اساس استاندارد 802.15.4a 65
فصل 5: بهینهسازی سیستمهای مکانیاب مبتنی بر فناوری فراپهنباند………………………………… 67
5-1- استراتژیهای طراحی شبکههای مکانیاب…. 66
5-2- دستهبندی توپولوژی شبکههای حسگر برای مکانیابی… 67
5-3- اثر چگالی گرهها در محیط برروی دقت مکانیابی… 69
5-4- هدف تحقیق.. 73
5-5- پیادهسازی و شبیهسازی طرح الگوریتم بهینه 73
5-5-1- موضوع طرح………………………………………………………………………………………………………………………………..78
5-5-2- بررسی اثر فاصله روی باند خطای مکانی……………………………………………………………………………………81
5-5-3- تشریح الگوریتم…………………………………………………………………………………………………………………………..82
5-5-4- تست و شبیهسازی الگوریتم برای محیطهای ساده…………………………………………………………………91
5-5-5- الگوریتم بر مبنای تعداد گره مرجع…………………………………………………………………………………………..91
5-5-6- مقایسه توزیع تصادفی گرهها با جایگذاری بهینهی آنها………………………………………………………….97
5-5-7- الگوریتم بهینهیاب بر مبنای دقت دلخواه………………………………………………………………………………….99
فصل 6: نتيجهگيري وپيشنهادات… 102
مراجع : 105
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول1-1: کاربرد و دقت مورد استفاده برای انواع مکانیابی……………………………………………………………………………..3
جدول2-1: پارامترهای مدل کانال IEEE UWB………………………………………………………………………………………….20
جدول3-1: مقایسه روشهای مکانیابی رایج…………………………………………………………………………………………………….46
جدول4-1: مقدار بایاس و انحراف استاندارد برای پرکاربردترین موانع……………………………………………………………..54
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل1-2: توان تشعشعی ایزوتروپیک موثر مجاز به ازای باندهای فرکانسی مختلف………………………………………….7
شکل 2-2: روشهای مدولاسیون در سیستمهای فراپهنباند……………………………………………………………………………11
شکل3-2: روشهای مدولاسیون در سیستمهای فراپهنباند……………………………………………………………………………..13
شکل2-4: معماری لایهها در شبکههای اقتضایی……………………………………………………………………………………………….15
شکل2-5: (a) پاسخ ضربهی مدل کانال برای IEEE 802.15.3a CH3 محور عمودی دامنهی کانال میباشد، (b) تابع خودهمبستگی پاسخ ضربهی کانال ……………………………………………..18
شکل3-1: استفاده از سه گره برای مکانیابی…………………………………………………………………………………………………….31
شکل3-2: منحنی تغییرات دقت بر حسب فاصله در روش RSSI………………………………………………………………….32
شکل3-3: رسیدن جبهه موج به آرایهای از آنتنها…………………………………………………………………………………………..33
شکل3-4: مکانیابی با استفاده از زاویه رسیدن سیگنال…………………………………………………………………………………33
شکل3-5: مینیمم انحراف استاندارد بر حسب نسبت سیگنال به نویز با استفاده از زمان رسیدن سیگنال با پهنای پالس متفاوت…………………………………………………………………………………………………………………………………………..34
شکل3-6: منحنی تغییرات کمینه خطای فاصلهیابی با استفاده از زمان رسیدن سیگنال بر حسب نسبت سیگنال……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….37
شکل 3-7: مکانیابی با استفاده از تفاضل زمان رسیدن سیگنال…………………………………………………………………….38
شکل3- 8: پروفایل تاخیر زمانی کانال……………………………………………………………………………………………………………..41
شکل3-9: پروفایل تاخیر زمانی کانال در عدم وجود دید مستقیم…………………………………………………………………..42
شکل 4- 1: منحنی تغییرات باند پایین دقت مکانیابی بر حسب نوع سیگنالهای مختلفTOA……………….48
شکل4-2 : منحنی تغییرات مینیمم دقت مکانیابی با استفاده از روش TOA …………………………………………..50
شکل 4-3: تاثیر دیوار بر روی سیگنال…………………………………………………………………………………………………………….52
شکل4-4:تاثیر سیگنال بر روی دیوار……………………………………………………………………………………………………………..54
شکل4-5: سیگنال دریافتی در محلهای مختلف محیط تحت مراقبت………………………………………………………..55
شکل4-6: محیط آزمایشی تحت مراقبت……………………………………………………………………………………………………………56
شکل 4-7: تغییرات باند پایین خطا زیو- زاکای و کرامر – رور به ازای تغییرات نسبت سیگنال به نویز………….58
شکل 4-8: باند پایین خطا زیو- زاکای و کرامر – رور به ازای تغییرات نسبت سیگنال به نویز در مدل کانال مختلف………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….59
شکل 4-9: تابع توزیع چگالی با وجود بایاس با توزیع یکنواخت………………………………………………………………………..61
شکل4-10: منحنی تغییرات ضرایب اهمیت بر حسب مقادیر بایاس متفاوت……………………………………………………64
شکل 4-11: باند خطای مکانی بر حسب تغییرات مقدار بایاس…………………………………………………………………………65
شکل4-12: ساختار بستهی اطلاعاتی پروتکل فاصلهیاب در استاندارد IEEE.802.15.4a…………………………..66
شکل 5- 1: توزیع منظم گرهها و توزیع نامنظم گرهها……………………………………………………………………………………….71
شکل 5-2: تغییرات دقت بر حسب چگالی گرههای مرجع…………………………………………………………………………………72
شکل 5-3: اثر چگالی گرههای مرجع برروی دقت………………………………………………………………………………………………73
شکل5-4: چیدمان گرههای مرجع برای هدف در مرکز دایره…………………………………………………………………………….75
شکل5-5: ضرایب اهمیت متفاوت برای موانع مختلف………………………………………………………………………………………..76
شکل5-6: محاسبه ضرایب اهمیت متفاوت برای موانع مختلف………………………………………………………………………….77
شکل5-7: اثر فاصله بر باند پایین خطای مکانی…………………………………………………………………………………………………82
شکل5-8: جایگذاری گرههای مرجع در محیط ساده به صورت بهینه………………………………………………………………90
شکل5-9: جایگذاری گرههای مرجع در محیط باند شده به صورت بهینه………………………………………………………..94
شکل5-10: جایگذاری گرههای مرجع در محیط دارای مانع به صورت بهینه……………………………………………………96
شکل5-11: جایگذاری گرههای مرجع در محیط دارای چاله به صورت بهینه……………………………………………………98
شکل5-12: باند پایین خطای مکانی متوسط بر حسب تعداد گره مرجع با استفاده از الگوریتم بهینه (ب) و مقایسه آن با توزیع تصادفی آنها (الف)………………………………………………………………………………………………………………..99
شکل 5-13: مکان بهینه نودهای مرجع در محیط ساده با الگوریتم بر مبنای دقت……………………………………….102
فهرست نشانه هاي اختصاري
AOA |
Angle Of Receive |
CRB |
Cramer Rao Bound |
EIRP |
Equivalent isotropically radiated power |
GPS |
General Positioning System |
FCC |
Federal Communications Commission |
LOS |
Line Of Side |
MAC |
Medium Access Control |
MDS |
Multidimentional Scaling |
NLOS |
None Line Of Side |
PS |
Power Save |
PEB |
Position Error Bound |
RSS |
Received Signal Strength |
SDP |
Semi Define Programming |
SNR |
Signal to Noise Ratio |
TDOA |
Time Different of Arrival |
TOA |
Time Of Arrival |
UWB |
Ultra-Wideand |
WLAN |
Wireless Local area Networks |
WPAN |
Wireless Personal Area Networks |
ZZB |
Ziv-Zakai Bound |
