مطالعه تحلیلی دو رویکرد حرکت عملگرها در شبکه های حسگر و عملگر بی سیم

نویسنده

عضو هیئت علمی دانشگاه تبریز

چکیده

چکیده: عملگرهای متحرک خودمختار به دلیل داشتن کاربردهای فراوان موردتوجه محققین هستند. نحوه استقرار و حرکت عملگرها در محیط اهمیت بسیاری در سرویس­دهی به رخدادها دارد. در این مقاله دو رویکرد به نام­های استقرار در مرکز و استقرار در محل برای تعیین محل قرارگیری عملگر و نحوه حرکت آن در محیط معرفی شده است. تابع چگالی احتمالی فاصله طی­شده توسط یک عملگر برای سرویس­دهی به رخدادهای محیط در دو رویکرد مـذکور به­صـورت قدم­به­قدم استخراج و اثبات ریـاضی شـده اسـت. نمودارهـای حـاصل از شبیه­سازی­ها و توابع به­دست­آمده به­طور توأم ترسیم شده و نشان می­دهد که نتایج دو روش به­طور کامل با­هم همخوانی دارند. نتایج شبیه­سازی­ها نشان می­دهدکه متوسط جابجایی عملگر در رویکرد استقرار در مرکز نسبت به رویکرد استقرار در محل بیش­تر است؛ در عوض متوسط فاصله رخدادها از مرکز ناحیه کم­تر از متوسط فاصله رخدادها تا محل رخداد قبلی است. در ادامه، سرویس­دهی به رخدادها به­صورت مسئله تئوری صف بیان شده و روابط مورد نیاز برای تعیین متوسط طول صف انتظار، متوسط زمان گردش کار، کمینه سرعت موردنیاز برای حرکت عملگر و بیشینه ابعاد ناحیه تحت نظارت استخراج شده است. در انتها، رویکردهای پیشنهادی با منطقه­بندی ناحیه و انتساب یک عملگر برای هر منطقه توسعـه داده شـده است. نتایج شبیه­سازی رویکرد استقرار در محل نشان می­دهد که اگر نزدیک­ترین عملگر برای سرویس­دهی به هر رخداد گسیل شود، نسبت به حالتی که فقط عملگر انتسابی به منطقه­ رخداد حق گسیل شدن دارد، متوسط فاصله طی­شده کم­تر خواهد بود. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analytic Study of Two Movement Strategies of Actors in Wireless Sensor and Actor Networks

چکیده [English]

Abstract: Autonomous mobile actors are under attention of researchers for having numeral applications. The way of placement and movement of actors in environment is very important for appropriate service of events. Two approaches, named settlement in center and settlement in place are introduced in this paper for evaluating placement location and movement method of actors in environment. Probability mass function of traversed distance for servicing events of environment by an actor for two approaches are mathematically proved step by step. Diagrams of simulations’ results and functions are drawn simultaneously and show that results of both methods completely confirms. Simulations’ results show that average displacement of actor in settlement in center approach in comparison with settlement in place approach is more; instead, average distance of events from center of area is less than average distance from location of previous event. In remaining, service of the events by a mobile actor is presented as a queuing theory problem and required relations for determining average length of waiting queue, average turnaround time, required minimum movement speed of actor and maximum dimension of surveillance area are extracted. At last, proposed approaches are extended by defining regions and assigning an actor for each region. Simulations results show that in place settlement approach, if nearest actor to each event is sent for servicing it, average displacement distance is less than the state that only assigned actor of each region has permission to be sent for servicing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Mobile actor
  • movement and placement approach
  • mathematical proof
  • queuing theory
  • Simulation

مراجع

[1] C. Zixing, R. Xiaoping, H. Guodong, C. Baifan, and X. Zhichao, “Survey on wireless sensor and actor network,” 9th World Congress on Intelligent Control and Automation, pp. 788-793, 2011.
[2]  I. F. Akyildiz, and I. H. Kasimoglu, “Wireless sensor and actor networks: research challenges,” Ad. Hoc Networks, vol. 2, no. 4, pp. 351-367, 2004.
[3] Y. C. Wang, F. J. Wu, and Y. C. Tseng, “Mobility management algorithms and applications for mobile sensor networks,” Wireless Communications and Mobile Computing, vol. 12, no. 1, pp. 7-21, 2012.
[4] H. Liu, V. Malbasa, I. Mezei, A. Nayak, and I. Stojmenovic, “Coordination in sensor, actuator, and robot networks,” Wireless Sensor and Actuator Networks, John Wiley & Sons  Inc., pp. 233-261, 2010.
[5] H. Salarian, K. W. Chin, and F. Naghdy, “Coordination in wireless sensor–actuator networks: A survey,” Journal of Parallel and Distributed Computing, vol. 72, no. 7, pp. 856-867, 2012.
[6] A. Nayak, and I. Stojmenovic, Wireless Sensor and Actuator Networks: Algorithms and Protocols for Scalable Coordination and Data Communication, Wiley-Interscience, 2010.
[7] Y. Kim, and C. Jeon, “Actor positioning with minimal movement in wireless sensor and actor networks,” International Journal of Distributed Sensor Networks, vol. 2015, 2015.
[8] L. Zhang, C. C. Lim, Y. Chen, and H. R. Karimi, “Tracking mobile robot in indoor wireless sensor networks,” Mathematical Problems in Engineering, vol. 2014, 2014.
[9] O. Hachour, “Path planning of autonomous mobile robot,” International Journal of Systems Applications, Engineering & Development, vol. 2, no. 4, pp. 178-190, 2008.
[10] A. Howard, M. Matarić, and G. Sukhatme, “Mobile sensor network deployment using potential fields: A distributed, scalable solution to the area coverage problem,” Distributed Autonomous Robotic Systems, Springer, Japan, pp. 299-308, 2002.
[11] Z. Butler, and D. Rus, “Event-based motion control for mobile-sensor networks,” IEEE Pervasive Computing, vol. 2, no. 4, pp. 34-42, 2003.
[12] R. Siegwart, and I. R. Nourbakhsh, Introduction to Autonomous Mobile Robots, Bradford Book, 2004.
[13] T. Melodia, D. Pompili, and I. F. Akyldiz, “Handling mobility in wireless sensor and actor networks,” IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 9, no. 2, pp. 160-173, 2010.
[14] S. Pashazadeh, “Upper bound of time synchronization error in two dimensional acoustic target localization using wireless sensor networks,” 5th International Conference on Application of Information and Communication Technologies, pp. 1-5, 2011.
[15]  سیدهادی اقدسی علمداری و مقصود عباس‌پور, «الگوریتم توزیع‌شده جهت فراهم آوردن پوشش چندجانبه از هدف در شبکه‌های حسگر بصری،» مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, دوره 42، شماره 2، صفحه 63-53، 1392.
[16]  فرهاد پارسایی‌نژاد و رضا قاضی‌زاده, «موقعیت‌یابی مبتنی بر پرش با استفاده از حسگرهای مرجع دارای دو شعاع ارتباطی متفاوت،» مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, دوره 45، شماره 2، صفحه 49-39، 1394.
[17]  K. Ota, M. Dong, Z. Cheng, J. Wang, X. Li, and X. Shen, “ORACLE: Mobility control in wireless sensor and actor networks,” Computer Communications, vol. 35, no. 9, pp. 1029-1037, 2012.
[18]  P. J. Wan, and C. W. Yi, “Coverage by randomly deployed wireless sensor networks,” IEEE Transactions on Information Theory, vol. 52, no. 6, pp. 2658-2669, 2006.
[19] G. A. Shah, M. Bozyigit, and D. Aksoy, “Adaptive pull–push based event tracking in wireless sensor actor networks,” International Journal of Wireless Information Networks, vol. 18, no. 1, pp. 24-38, 2010.
[20] R. Madan, and S. Lall, “An energy-optimal algorithm for neighbor discovery in wireless sensor networks,” Mobile Networks and Applications, vol. 11, no. 3, pp. 317-326, 2006.
[21] Q. Zhang, C. H. Foh, B. C. Seet, and A. C. M. Fong, “Location estimation in wireless sensor networks using spring-relaxation technique,” Sensors, vol. 10, no. 5, pp. 5171-5192, 2010.
[22] H. M. Ammari, The Art of Wireless Sensor Networks: Volume 2: Advanced Topics and Applications, Springer, Berlin, pp. 87-88, 2013.
[23] X. Zhang, and D. Qiao, Quality, Reliability, Security and Robustness in Heterogeneous Networks, Springer Publishing Company, Heidelberg, pp. 335-336, 2012.
[24] K. S. Trivedi, Probability and Statistics with Reliability, Queuing and Computer Science Applications, John Wiley and Sons Ltd., 2002.
[25] D. Zwillinger, CRC Standard Mathematical Tables and Formulae, 32nd ed., 2011.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار