جایابی حسگر

در سال های اخیر، شبکه های حسگر بی سیم در کاربردهای متعددی مورد مطالعه قرار گرفته اند. یکی از مسائل مهم مورد مطالعه در این شبکه ها، جایابی بهینه حسگرها به منظور دستیابی به بیشینه مقدار پوشش شبکه در ارتباط با کاربرد تعریف شده شبکه حسگر در شهرهای هوشمند است. اطلاعات متنی (CI) حسگرها از جمله مشخصات و وضعیت حسگر در شبکه، نحوه ارتباط بین حسگرها، اطلاعات محیط پیرامونی آن ها در جانمایی و انجام مأموریت حسگر و نیز پدیده های فیزیکی مرتبط با شبکه حسگر در شهرهای هوشمند که می توانند موجب اختلال در انجام مأموریت محول شده به شبکه حسگرها شوند، به همراه ارتباطات بین آن ها، از عواملی هستند که مطالعه آن ها به جایابی بهینه شبکه های حسگر منجر می شود. پیچیدگی محیط مورد سنجش توسط حسگرها، با وجود موانع گوناگون، ممکن است به عدم پوشش مناطق مختلف در شبکه های حسگر منجر شود. از این رو، یک مسئله اساسی در یک شبکه حسگر، بهینه سازی پوشش مکانی آن است. در گذشته، چندین الگوریتم بهینه سازی محلی و سراسری توسعه یافته در این رابطه، به کار گرفته می شدند. در این مقاله، برای بهینه سازی جانمایی شبکه حسگرها از یک الگوریتم محیط آگاه با مزیت درنظرگرفتن انواع مختلف اطلاعات متنی یا محیطی و براساس کاربردهای خاص شبکه، به صورت مستقل از هر CI، استفاده شده است. درنهایت، نتایج به دست آمده در آزمایش انواع مختلف CI، بیانگر کارآمدی الگوریتم پیشنهادی در جانمایی بهینه سنسورها با استفاده از جنبه های مختلف اطلاعات متنی است.

در سال های اخیر، شبکه های حسگر بیسیم [1] در کاربردهای متعددی مورد مطالعه قرار گرفته اند. یکی از مسائل مهم مورد مطالعه در این شبکه ها، جایابی [2] بهینه حسگرها به منظور دستیابی به بیشینه ی مقدار پوشش [3] است. از این رو، در اکثر تحقیقات برای رسیدن به پوشش حداکثر از الگوریتم های بهینه سازی استفاده شده است. در یک رده بندی کلی، الگوریتم های بهینه سازی برای جایابی بهینه حسگر با هدف افزایش پوشش، به دو گروه الگوریتم های بهینه سازی محلی و سراسری تقسیم می شوند. الگوریتم های سراسری عموماً از یک روش تصادفی بر اساس یک روند تکاملی استفاده می کنند. در اغلب تحقیقات انجام شده، مدل محیط و بعضاً چیدمان حسگرها در شبکه به صورت کاملاً ساده سازی شده در نظر گرفته شده اند. در این تحقیق با مدلسازی رستری و برداری محیط در فضاهای دو و سه بعدی، عملکرد الگوریتم های بهینه سازی سراسری به منظور جانمایی بهینه حسگرها، ارزیابی و مقایسه شده اند و مدل محیط برداری به عنوان مدل دقیق تر استفاده می شود. از آنجایی که هدف مقایسه عملکرد و نتایج الگوریتم های سراسری بوده است، منطقه مورد مطالعه و شرایط پیاده سازی یکسان فرض شده اند. در این مقاله، چند روش بهینه سازی برای جایابی سنسور، از جمله الگوریتم های ژنتیک، L-BFGS ، VFCPSO و CMA-ES ، پیاده سازی و معیار ارزیابی الگوریتم ها برای مسئله جایابی شبکه های حسگر بی سیم، مقدار پوشش بهینه، دقت پوشش آنها نسبت به مدل محیط و سرعت همگرایی الگوریتم ها در نظر گرفته شده است. از سوی دیگر، در این تحقیق مدل احتمالی پوشش [4] برای هر یک از الگوریتم های بهینه سازی سراسری پیاده سازی شدند. نتایج این پیاده سازی ها نشان می دهد که وجود پارامترهای پیچیده تر در مدل محیط و پوشش، نتایج دقیق تر و منطبق تری با واقعیت را ارائه می کند. با این حال ممکن است کارایی زمانی الگوریتم ها را کاهش دهد.