شکل ۴-۱:دیاگرام حالت الگوریتم KOCA[29].
۴-۳- الگوریتم رهگیری اهداف سریع:
در الگوریتم رهگیری اهداف سریع^[۵۸][۱۸]، هدف کاهش احتمال گم شدن هدف و افزایش دقت رهگیری هدف متحرک می‌باشد تا الگوریتم مورد نظر قادر به رهگیری اهداف خیلی سریع در شبکه باشد. این الگوریتم شامل ۴بخش رویه انتخاب رهبر^[۵۹]، رویه شکل‌گیری اولیه خوشه و موقعیت‌یابی^[۶۰] ، رویه شکل‌گیری مجدد خوشه و تعیین مسیر حرکت هدف^[۶۱] و در نهایت رویه رهگیری هدف^[۶۲] می‌باشد که در ادامه این بخش‌ها توضیح داده شده است.
رویه انتخاب رهبر:
هنگامی‌که هدف وارد شبکه می‌گردد حسگرهای فعالی که نزدیک هدف قرار دارند، هدف را شناسایی می‌کنند و الگوریتم انتخاب رهبر را فراخوانی می‌کنند. در فاز اول این الگوریتم هر حسگر i که هدف را تشخیص داد با توجه به قدرت سیگنال دریافتی از هدف یک شمارنده را راه‌اندازی می‌کند به گونه‌ای که هر چقدر قدر سیگنال دریافتی بیشتر باشد مقدار اولیه شمارنده کمتر خواهد بود. بنابراین حسگری که شمارنده آن زودتر از حسگرهای دیگر به پایان برسد، حسگری است که به هدف نزدیک‌تر است. در این الگوریتم حسگر i که شمارنده آن به اتمام رسیده است و پیام “CANDIDATE” توسط آن حسگر دریافت نگردیده است حالت خود را به سرخوشه تغییر می‌دهد و پیام “CANDIDATE” را به تمام همسایه‌های خود ارسال می‌کند. پیام “CANDIDATE” ارسالی توسط حسگر i شامل قدرت سیگنال دریافتی از هدف و شماره شناسایی حسگر i می‌باشد. حسگرهایی که پیام “CANDIDATE” را دریافت کرده‌اند، شمارنده خود را متوقف می‌کنند و حسگر ارسال‌کننده این پیام را به عنوان حسگر سرخوشه خود انتخاب می‌کنند. در فاز اول به دلیل اینکه حسگرها در فاصله چند یالی تا حسگرهای سرخوشه قرار دارند، بنابراین امکان انتخاب چندین حسگر به عنوان حسگر سرخوشه وجود خواهد داشت و در نتیجه چندین پیام “CANDIDATE” توسط یک حسگر دریافت می‌گردد. در فاز دوم به منظور انتخاب یک سرخوشه، هر کدام از حسگرهایی که پیام “CANDIDATE” را ارسال کرده‌اند و کاندید سرخوشه شدن می‌باشند یک شمارنده ثانویه را بر اساس قدرت سیگنال دریافتی از هدف راه‌اندازی می‌کنند. بنابراین هر حسگر سرخوشه­ای که هدف به آن نزدیک‌تر است شمارنده ثانویه آن نیز زودتر به اتمام خواهد رسید. این حسگر بعد از اتمام شمارنده ثانویه خود برای تمام حسگرهایی که کاندید سرخوشه شدن هستند پیامی ارسال می‌کند و حسگرهای کاندید سرخوشه با دریافت این پیام شمارنده ثانویه خود را متوقف کرده است و بنابراین یک حسگر که دارای قدرت سیگنال دریافتی بیشتری از هدف است به عنوان حسگر سرخوشه انتخاب می‌گردد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

رویه شکل‌گیری اولیه خوشه و موقعیت‌یابی:
به منظور خوشه‌بندی اولیه، بعد از اجرای الگوریتم انتخاب رهبر حسگری که سرخوشه گردیده است به تمام همسایه‌های خود که تا آن حسگر یک یال فاصله دارند پیام “I AM LEADER” ارسال می‌کند که این پیام شامل شماره شناسایی حسگر سرخوشه می‌باشد. حسگرهای همسایه در صورت دریافت این پیام به عضویت خوشه در می‌آیند و این حسگرها در زمان‌های از پیش تعیین‌شده، جهت نمونه‌برداری هدف را شناسایی می‌کنند و پیام “INFORMATION” را برای حسگر سرخوشه ارسال می‌کنند که این پیام شامل قدرت سیگنال دریافتی از هدف و شماره شناسایی آن حسگر می‌باشد. حسگر سرخوشه بعد از دریافت پیام “INFORMATION” از اعضاء خوشه خود، با توجه به اطلاعات بدست آمده از سه حسگر که به هدف نزدیک‌تر هستند، موقعیت هدف بدست آورده می‌شود و این موقعیت هدف را به وسیله درخت پوشایی که ریشه آن حسگر چاهک است، ارسال می‌کند. حسگر چاهک، حسگری است که با ایستگاه پایه که در خارج از شبکه‌های حسگر مستقر می‌باشد، در ارتباط می‌باشد.
رویه شکل‌گیری مجدد خوشه و تعیین مسیر حرکت هدف:
در این رویه ابتدا سرعت و مسیر حرکت هدف با توجه به ۲ موقعیت متوالی هدف توسط حسگر سرخوشه بدست آورده می‌شود. با توجه به سرعت محاسبه‌شده جاری هدف، یک متغییر بنام ^[۶۳]HC مقداردهی می‌گردد. متغییر HC به تعداد خوشه­هایی اشاره دارد که قرار است در مسیر هدف پیش‌بینی را انجام دهند. هر چقدر که سرعت بالاتر رود به دلیل اینکه هدف کمتر گم گردد و قابل‌شناسایی باشد، مقدار آن نیز بیشتر می‌گردد. در این رویه به منظور بدست آوردن خوشه‌های آینده^[۶۴]، حسگر سرخوشه با توجه به اینکه از مسیر پیش‌بینی‌شده حرکت هدف و موقعیت همسایه‌های خود اطلاع دارد پیام “YOU ARE LEADER” را به همسایه‌ای که به مسیر پیش‌بینی‌شده حرکت هدف نزدیک‌تر است ارسال می‌کند. این پیام شامل معادله مسیر پیش‌بینی‌شده حرکت هدف و HC می‌باشد. هنگام دریافت این پیام توسط حسگر i، حسگر i حالت خود را به سرخوشه تغییر داده و به تمام همسایه‌هایی که تا حسگر i یک یال فاصله دارند پیام “I AM LEADER” را ارسال می‌کند. حسگرهای همسایه i در صورت دریافت این پیام از حالت خواب بیدار شده و به حالت فعال رفته و تا زمانی که هدف را شناسایی نکرده باشند در حالت فعال باقی خواهد ماند. حسگر i نیز مقدار HC را یک واحد کاهش می‌دهد و پیام “YOU ARE LEADER” را به حسگر همسایه‌ای که به مسیر پیش‌بینی‌شده حرکت هدف نزدیک‌تر است ارسال می‌کند و این روند ادامه پیدا می‌کند تا مقدار HC برابر با صفر گردد. بنابراین در این الگوریتم هنگامی‌که هدف در خوشه ابتدایی قرار دارد خوشه‌های آینده ایجاد گردیده می‌شوند و در نتیجه توانایی رهگیری اهداف با سرعت بالا امکان‌پذیر می‌گردد. این روند در شکل ۴-۲ نشان داده شده است.
شکل ۴-۲: رویه خوشه‌بندی مجدد در الگوریتم رهگیری اهداف سریع[۱۸].
رویه رهگیری هدف:
در این رویه تا زمانی که هدف در مسیر حرکت پیش‌بینی‌شده خود به حرکت خود ادامه می‌دهد توسط حسگر سرخوشه آینده که هدف در برد خوشه آینده آن قرار دارد موقعیت هدف بدست آورده می‌گردد و هنگامی‌که در سرخوشه آینده تغییر مسیر هدف تشخیص داده شود، رویه شکل‌گیری مجدد خوشه برای مسیر جدید هدف اجرا خواهد گردید و بنابراین الگوریتم توانایی شناسایی اهدافی که به صورت پیوسته تغییر مسیر می‌دهند را نیز دارا می‌باشد.این روند در شکل ۴-۳ نشان داده شده است. همان طور که در شکل ۴-۳ نشان داده شده است هدف هنگامی‌که حسگر n₁₁، حسگر سرخوشه است هدف تغییر مکان داده است و به سمت حسگر n₉ نرفته است و به سمت حسگر n₆ حرکت کرده است. در این هنگام حسگر n₁₁ برای حسگر n₆ که نزدیک‌ترین حسگر به هدف می‌باشد پیام “you are leader” را ارسال می‌کند و رویه شکل‌گیری مجدد خوشه و تعیین مسیر حرکت هدف توسط حسگر n₆ اجرا می‌گردد.
شکل ۴-۳: الگوریتم رهگیری هدف در الگوریتم رهگیری سریع اهداف[۱۸].
۴-۴- الگوریتم رهگیری توزیع‌شده بر اساس پیش‌بینی:
در الگوریتم DPT^[65][22]، هدف کاهش محاسبات و ارتباطات بین حسگرها می‌باشد تا الگوریتم مورد نظر قادر به کاهش دادن نرخ مصرف انرژی حسگرها و در نتیجه افزایش طول عمر شبکه باشد. این الگوریتم شامل رویه تولید توصیف‌کننده هدف، رویه انتخاب حسگرهای شایسته و رویه تصحیح خطا می‌باشد که در ادامه این بخش‌ها توضیح داده می‌شود.
رویه تولید توصیف‌کننده هدف:
در این الگوریتم هنگامی‌که هدف توسط حسگرهای مرزی که همیشه در حالت فعال می‌باشند، شناسایی گردید رویه توصیف‌کننده هدف^[۶۶] فراخوانی می‌گردد تا یک توصیف‌کننده هدف به منظور شناسایی و بدست آوردن موقعیت هدف مورد نظر به آن اختصاص داد شود. این توصیف‌کننده هدف شامل شماره شناسایی هدف، موقعیت فعلی هدف ، موقعیت پیش‌بینی‌شده آینده هدف و مهر زمانی می‌باشد که در ادامه هر کدام از این اجزا توضیح داده خواهد شد.
شماره شناسایی هدف:
هنگامی‌که هدف برای اولین بار توسط خوشه جاری(خوشه iام) شناسایی گردید توسط حسگر سرخوشه جاری(CH_i) یک شناسه یکتا به آن اختصاص داده می‌شود و تمام سر خوشه‌هایی که به صورت همزمان این هدف را رهگیری می‌کنند از این شناسه به منظور تشخیص هدف مورد نظر استفاده می‌کنند. i به تعداد دفعاتی اشاره دارد که هدف مورد شناسایی قرار گرفته است و برای اولین شناسایی i=1 در نظر گرفته می‌شود.
موقعیت فعلی هدف:
در این رویه به منظور بدست آوردن موقعیت فعلی هدف، حسگر سرخوشه رویه انتخاب حسگرهای شایسته را فراخوانی می‌کند. حسگرهای شایسته، حسگرهایی هستند که وظیفه شناسایی هدف را در هر مرحله شناسایی هدف بر عهده می‌گیرند که تعداد حسگرهای شایسته سه حسگر در هر مرحله شناسایی هدف در نظر گرفته می‌شود. سه حسگر شایسته در زمان نمونه‌برداری از محیط هدف را شناسایی می‌کنند و فاصله نسبی خود تا هدف را به حسگر سرخوشه ارسال می‌کنند. حسگر سرخوشه بعد از دریافت اطلاعات ارسال‌شده توسط سه حسگر موقعیت فعلی هدف را بدست می‌آورد.
موقعیت پیش‌بینی‌شده آینده هدف:
در رویه پیش‌بینی موقعیت آینده هدف، به منظور بدست آوردن موقعیت آینده هدف، از یک تخمین زننده خطی استفاده گردیده است که در این تخمین زننده سرعت و جهت حرکت با بهره گرفتن از دو موقعیت متوالی هدف که توسط توصیف‌کننده فعلی(TD_i) و توصیف‌کننده قبلی(TD_i-1) بدست آورده می‌شوند، تخمین زده می­شوند. متغیر i به تعداد دفعاتی اشاره دارد که هدف مورد شناسایی قرار گرفته است. روند بدست آوردن سرعت و جهت حرکت توسط تخمین زننده خطی در رابطه‌های ۴-۱ و ۴-۲ ارائه گردیده است.

در رابطه‌های ۴-۱ و ۴-۲، موقعیت فعلی و موقعیت قبلی هدف در مرحله iام شناسایی هدف، به ترتیب با (x_i,y_i) و (x_i-1,y_i-1) نشان داده می‌شود که هر کدام از آنها به ترتیب توسط توصیف‌کننده فعلی و توصیف‌کننده قبلی بدست خواهد آمد و  به فاصله زمانی بین شناسایی متوالی هدف توسط حسگرها اشاره دارد. حسگر سرخوشه با بهره گرفتن از دو پارامتر تخمین زده‌شده موقعیت آینده هدف را پیش‌بینی می‌کند و موقعیت پیش‌بینی‌شده هدف توسط حسگر سرخوشه جاری به حسگر سرخوشه آینده(CH_i+1) ارسال می‌گردد. حسگر سرخوشه آینده نیز بعد از دریافت این پیام رویه انتخاب حسگرهای شایسته را فراخوانی می‌کند تا سه حسگر را از بین حسگرهای عضو خود و حسگرهای عضو خوشه‌های همسایه به منظور شناسایی هدف انتخاب کند. این سه حسگر در حالت فعال قرار می‌گیرند تا هدف را شناسایی کنند. در این الگویتم هنگامی‌که هدف از برد خوشه جاری خارج گردید و به برد خوشه آینده وارد گردید، خوشه جاری اطلاعات هدف را توسط دنباله‌ای از خوشه‌ها که در رهگیری هدف مورد نظر شرکت داشته‌اند به حسگر چاهک ارسال می‌کند.
مهر زمانی:
در این رویه به منظور مشخص کردن زمان ایجاد شدن توصیف‌کننده هدف، از این پارامتر استفاده گردیده است. رویه تخمین زننده موقعیت آینده هدف به منظور بدست آوردن سرعت و جهت حرکت هدف به زمان تشکیل توصیف‌کننده فعلی(t_i) و توصیف‌کننده قبلی(t_i-1) در مرحله iام شناسایی هدف نیاز دارد که بدین منظور از پارامتر مهر زمانی در توصیف‌کننده هدف iام و(i-1)ام استفاده می‌گردد.
رویه انتخاب حسگرهای شایسته:
در این رویه هنگامی‌که حسگر سرخوشه آینده، موقعیت آینده هدف را از حسگر سرخوشه جاری دریافت کرد، ابتدا با توجه به موقعیت حسگرهای عضو خود، سه حسگر را که هدف در برد نرمال آنها قرار دارند را انتخاب می‌کند. این روند در شکل ۴-۴ نشان داده شده است. در صورتی که حسگر سرخوشه آینده در مرحله قبل موفق به انتخاب سه حسگر در برد نرمال نگردید، سه حسگر را از بین حسگرهای عضو خود که هدف در برد حداکثری آنها قرار دارد را انتخاب می‌کند. این روند در شکل ۴-۵ نشان داده شده است. و اگر در مرحله قبل موفق به انتخاب سه حسگر نگردید، با کمک خوشه‌های مجاورش سه حسگر را که هدف در برد نرمال آنها قرار دارند انتخاب می‌کند. این روند در شکل ۴-۶ نشان داده شده است.

شکل ۴-۴: جستجو سه حسگر شایسته در برد نرمال [۲۲].

شکل ۴-۵: جستجو سه حسگر شایسته در برد حداکثری [۲۲].

شکل ۴-۶: جستجو سه حسگر شایسته توسط خوشه‌های مجاور [۲۲].
رویه تصحیح خطا: