جدول ۴-۴- پارامترهای مورد استفاده (مقایسه ی استفاده و عدم استفاده از میانگین درجه همسایگی) ۵۶
جدول ۴-۵- مقادیر حاصل از ارزیابی آزمایش مقایسه کنترل و عدم کنترل درجه همسایگی ۶۰
جدول ۴-۶- پارامترها (تاثیر از کار افتادن چند AUV ) 62
جدول ۴-۷- مقادیر حاصل از ارزیابی آزمایش سوم (از کار افتادن ۴ AUV) 65
جدول ۴-۸- مقادیر حاصل از ارزیابی آزمایش چهارم (خطای مکان یابی) ۶۹
جدول ۴-۹- پارامترها (به دست آوردن تعداد مناسب AUVها برای محافظت شئ ) ۷۳
جدول ۴-۱۰- میانگین درصد پوشش حجمی نرمال شده نسبت به تعداد AUV ها در محیط ۷۴
جدول ۴-۱۱- پارامترها (محافظت از یک شئ) ۷۵
جدول ۴-۱۲- مقادیر حاصل از ارزیابی آزمایش پوشش حفاظتی ۷۸
جدول ۴-۱۳- پارامترها (محافظت از یک درگاه) ۷۹
جدول ۴-۱۴- مقادیر حاصل از ارزیابی آزمایش پوشش حفاظتی ۸۲
فصل اول: مقدمه و کلیات
۱-۱- مقدمه ای بر شبکه های حسگر بیسیم زیرآب
شبکه های حسگر بیسیم زیر آب[۷](UWSN)، شبکهای متشکل از حسگرها هستند. این حسگرها در محیط زیرآب به منظور جمعآوری داده های محیطی قرار میگیرند و از امواج صوتی برای برقراری ارتباط استفاده میکنند. شبکهی حسگر بیسیم زیر آب جهت بررسی آلودگیهای اقیانوسها، بررسی مناطق محتمل برای وجود نفت و گاز، بررسی زمین لرزههای زیرآب، بررسی وجود ماهیها و مراقبت بر عبور زیردریاییها و شناورها استفاده میشود. استفاده تیمی از زیرآبیهای خودمختار[۸](AUVs) مجهز به حسگر، برای پیدا کردن منابع و دستیابی به اطلاعات جایگاه خود را در بسیاری از کاربردها یافته است [۱]، [۲]، [۳]. AUVها توانایی حرکت در همهی جهات در محیط سه بعدی زیر آب را دارند [۴]. جهت دستیابی به عملیات مورد نظر، آنها میتوانند برطبق برنامه ریزی از قبل مشخصشده عمل نمایند. این روش محدودیتهایی از جمله عدم توانایی در روبرو شدن با حالات پیشبینی نشده، دارد. با بهره گرفتن از تکنیکهای هوش مصنوعی میتوان آنها را هوشمند نمود تا بدون نیاز به دخالت و کنترل انسانی عملیات مورد نظر خود را انجام دهند [۵] و محدویتهای فوق را برطرف نمایند. مزایای زیادی برای استفاده از تیمی از AUVها در انجام عملیات مشخص در مقایسه با بهره گرفتن از یک AUV وجود دارد. تیم تحت تاثیر از کار افتادن یک AUV نمیشود و یا حداقل عملکرد سیستم به تدریج کاهش خواهد یافت. زمان کلی ماموریت کاهش خواهد یافت و باعث صرفهجویی در هزینه خواهد بود [۶]. در شبکه های حسگر بیسیم زیر آب رسانه انتقال آب است. مناسبترین شیوه ارتباطی در محیط زیرآب استفاده از امواج صوتی[۹] است [۷]. امواج صوتی در زیرآب قابلیت شنیده شدن را دارند. صدای موجها، قایقها، کشتیها و غیره با وضوح مشخصی حتی در فواصل دور قابل شنیده شدن است. صوت در آب بسیار موثرتر از هوا حرکت میکند. امواج صوتی برای ارتباطات زیرآب گزینهی بهتری نسبت به امواج الکترومغناطیسی و نوری هستند. در این شبکه ها چالشهایی وجود دارد که در ادامه به بررسی اجمالی آن خواهیم پرداخت.
۱-۱-۱- چالش های طراحی شبکه های حسگر بیسیم زیر آب
چالش های عمده در طراحی UWSN عبارتند از [۷]:
پهنای باند موجود در ارتباطات زیر آب به شدت محدود است.
کانالهای صوتی زیرآب به شدت آسیب پذیر هستند که از علل اساسی آن پدیده محوشدگی[۱۰] و چندگانگی مسیر[۱۱] است
تاخیر انتشار در آب از لحاظ مرتبه، ۵ برابرکانال رادیویی زمینی است و بسیار متغیر است.
به علت شرایط ویژهی کانالهای زیرآبی، نرخ خطای بیت زیاد است.
توان باتریها محدود است و معمولا امکان شارژ آنها وجود ندارد زیرا نمیتوان از انرژی خورشید بهره برد.
حسگرهای زیرآبی در معرض رسوب و خوردگی تدریجیاند.
۱-۲- تعاریف ، فرضیات و ضرورت مسئله
قبل از بیان مسئله مورد نظر این پایان نامه در شبکه های حسگر بیسیم زیرآب، لازم است تا اشارهای به تعاریف و فرضیات و ضرورت موجود در این تحقیق داشته باشیم.
۱-۲-۱- تعاریف
قبل از بیان مسئله واژگانی وجود دارد که نیاز به تعریف آنها است.
محدوده حس کردن[۱۲]گره حسگر: شامل فضایی است که یک گره حسگر میتواند رخدادهایی که در آن فضا رخ میدهد را به خوبی حس نماید.
محدوده ارتباط[۱۳] گره حسگر: شامل فضایی سه بعدی است که یک گره حسگر میتواند به صورت مطمئن ارسال و دریافت داده را انجام دهد.
همسایگان گره حسگر: گره های حسگری هستند که در محدودهی ارتباط گره حسگر باشند.
درجهی[۱۴] گره حسگر: تعداد همسایههای یک گره حسگر است.
نقاط مورد توجه[۱۵] در محیط (POI): نقاطی در محیط هستند که ممکن است رویدادهایی در آن نقاط رخ دهد که حائز اهمیت باشند. نیاز است این نقاط توسط حسگرها پوشش داده شوند تا رویدادها مشاهده و گزارش شوند.
۱-۲-۲- فرضیات تحقیق
محدودهی ارتباطی و حسکردن هر حسگر به صورت کرهای در نظر گرفته شده است. شعاع این کرهها را به ترتیب، شعاع ارتباطی و شعاع حس کردن مینامیم.
حسگرها همگن[۱۶] هستند، یعنی همگی دارای محدوده ارتباطی و حس کردن یکسان هستند.
شعاع ارتباطی و حسکردن یک گره حسگر، با هم برابر است.
در مسائلی مشابه آنچه در این پایان نامه ذکر خواهد شد، فرض میشود گرهها قادر به تخمین موقعیت خود میباشند [۵]. سیگنالهای سیستم موقعیتیاب جهانی[۱۷] به خوبی در محیط زیر آب منتشر نمیشوند [۷] و در استفاده از آن محدودیت وجود دارد. گره های حسگر در محیط زیر آب از تکنیکهای مکانیابی[۱۸] برای تخمین موقعیت خود استفاده مینمایند [۸]. اما این تخمین ممکن است دارای خطا باشد.
۱-۲-۳- ضرورت تحقیق
ارتباط بین ربات های شبکه ای در موقعیت های جستجوی زیر آب- …