بهینه‌سازی پوشش سه بعدی فرستنده‌های گمراه‌کننده برد کوتاه با در نظر گرفتن توپوگرافی(مطالعه موردی: پهپادها)

نوع مقاله : مهندسی نقشه برداری

نویسندگان

1 گروه فنی مهندسی، دانشگاه سید جمال الدین اسدآبادی، اسدآباد، همدان، ایران

2 گروه سیستم اطلاعات مکانی، دانشکده نقشه‌برداری و ژئوماتیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

مسئله پوشش یکی از مسائل مکان‌یابی و تخصیص است که جهت کمینه‌سازی سرویس‌دهنده‌ها و فراهم نمودن امکانات بیشتر استفاده می‌شود. توپوگرافی یکی از موانع انتشار امواج رادیویی و الکترومغناطیسی فرستنده‌های بردبلند است. یکی از راه‌کارهای ایجاد پوشش کامل در مناطق خارج از پوشش فرستنده‌های برد بلند، استفاده از فرستنده‌های رادیویی یا الکترومغناطیسی برد کوتاه است. جهت بهبود پوشش در مناطقی که توپوگرافی اجازه پوشش فرستنده برد بلند را نمی‌دهد، راهکار ایجاد پوشش کامل است. با توجه به پارامترهای موثر در عملکرد این فرستنده‌ها، به گونه‌ای است که جهت تحلیل و بهینه‌سازی پوشش توسط آنها، می‌بایست یک مدل سه‌بعدی مکان‌مبنا توسعه داد. مهمترین نوآوری این تحقیق توسعه‌ی یک مدل سه بعدی مکان‌مبنا جهت بهینه‌سازی پوشش سه بعدی فرستنده‌های گمراه‌کننده برد کوتاه در مناطق خارج از پوشش فرستنده‌های برد بلند است. جهت مطالعه موردی، پوشش کامل مسیر یک پهپاد جهت با هدف قطع ارتباط آن با مرکز کنترل، با در نظر گرفتن وضعیت توپوگرافی منطقه پیاده‌سازی شده است. در این مدل با شناسایی پارامترهای موثر در حرکت پهپادها و پارامترهای موثر در عملکرد فرستنده مدلی مکان‌مبنا جهت توزیع بهینه فرستنده‌ها توسعه داده شده است تا با کمترین تعداد فرستنده بیشترین پوشش حاصل شود. در این تحقیق سه پارامتر تاثیرگذار در عملکرد فرستنده‌ها شامل موقعیت سه بعدی، زاویه تابش و آزیموت تابش معرفی شده و بهینه‌سازی پوشش سه بعدی با توجه به این پارامترها انجام شده است. بکارگیری مدل پیشنهادی موجب قطع ارتباط سیستم ناوبری پهپاد گشته و نتایج نشان می‌دهد نسبت به مدلهای معمول تعداد فرستنده‌ها با کارایی 90%افزایش یافته و تعداد فرستنده‌ها، حدود 30% کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ramezani, A.; Malek, M. R.; Sahami, H.; Hosnavi, R. “Vulnerability Assessment of Critical Infrastructure Against Acoustic Sensor of Smart and Unmanned Aerial Threats”; Adv. Defence Sci. Technol. 2016, 7, 149-157.##

[2] Driels, M. R. “Weaponeering: Conventional Weapon System Effectiveness”; 2004, American Institute of Aeronautics and Astronautics Reston, VA##

[3] Teimouri, M.; Rezaei, M. “Blind Classification of Space-Time Codes Using Machine Learning”; Adv. Defence Sci. Technol. 2019, 10, 1-10 (In Persian).##

[4] He, J.; Verstak, A.; Watson, L.; Rappaport, T.; Anderson, C.; Ramakrishnan, N.; Shaffer, C. A.; Tranter, W. H.; Bae, K.; Jiang, J. “Global Optimization of Transmitter Placement in Wireless Communication Systems”; Proc. High Performance Computing Symposium 2002, Soc. for Modeling and Simulation Int., San Diego, CA, 2002, 328-333.##

[5] Mirkarimi, D. B.; Pericak, C. “Countering the Tactical UAV Threat”; US Armor Association. 2003, 112, 43-44.##

[6] Meguerdichian, F. K.; Potkoniak, M.; Srivastava, M. “Coverage Problems in Wireless Ad-hoc Sensor Network”; Proc. 20th IEEE INFOCOM 2001, 1380-1387.##

[7] Das, H. M. “Joint K-Coverage and Hybrid Forwarding in Duty-Cycled Three-Dimensional Wireless Sensor Networks”; Proc. IEEE SECON. 2008.##

[8] Kcormnuri, W. M. “The 3-Dimensional Wireless Sensor Network Coverage Problem”; Proc. of Networking Sensing and Control. 2006.##

[9] Huang, C. F.; Lo, L. C. “The Coverage Problem in Three-Dimensional Wireless Sensor Networks”; Proc. of the GLOBECOM, Dallas IEEE Press. 2004, 3182-3186.##

[10] Alam, S. M.; Haas, Z. J. “Coverage and Connectivity in Threedimensional Networks”; 12th Annual Int. Conf. Mobile Computing and Networking 2006, 346 -357.##

[11] Zou, Y.; Chakrabarty, K. “Sensor Deployment and Target Localization Based on Virtual Forces”; Twenty-Second Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications 2003,1293-1303.##

[12] Wang, X.; Yang, Y. “Sensor Deployment Algorithm Based on Virtual Rhomb Grid”; J. Comput. Appl. 2006, 26, 1554-1556.##

[13] Xiao, J.; Zhang, L.S. “Distance Optimization Based Coverage Control Algorithm in Mobile Sensor Network”; IEEE Int. Conf. Systems, Man and Cybernetics 2008, 3321-3325.##

[14] Matts, J. A.; Ellis, A. G. “Artillery Accuracy: Simple Models to Assess the Impact of New Equipment and Tactics”; 1990, DTIC Document.##

[15] Tsui, J. B. Y. ”Fundamentals of Global Positioning System Receivers”; 2000, Wiley-Interscience.##

[16] Murray, A.; Davis, J. W.; Machiraju, R.; Parent, R. “Coverage Optimization to Support Security Monitoring”; Comput. Environ. Urban Syst. 2007, 31, 133–147.##

[17] Ying-chun, H.; Hang, L. “Design and Simulation of the Algorithm on the Distribution and Coverage of GPS Jamming Shells”; Third Int. Conf. Intelligent Networks and Intelligent Systems 2010, 634-637##