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

عنوان مقاله [English]

Optimizing Three Dimensional Coverage of Short Range Transmitter Considering Topography (Case study: UAV)

نویسندگان [English]

  • A. Ramezani 1
  • M. R. Malek 2
1 Department of Engineering, Sayyed Jamaleddin Asadabadi University, Asadabad, Hamedan, Iran
2 Department of GIS, Faculty of Geodesy and Geomatics, K.N.Toosi University of technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Coverage problem is one of the location/allocation problems that is used to minimize service point and provide more facilities. The solution for complete coverage is using short-range radio or electromagnetic transducers to improve coverage in areas where topography does not allow long-range transmitter coverage. The most important innovation of this research is the development of a three-dimensional spatial model to optimize the coverage of short-range transmitters in areas out of the coverage of long-range transmitters. The case study is full coverage of a UAV's route to disconnect its communication to the control center. In this model, by identifying the effective parameters of the UAV’s routing and the effective parameters of the transmitter function, a spatial model is developed to optimize the number of transmitters to achieve the highest coverage with the lowest number of transmitters. By using the proposed model, the UAV navigation system is disconnected and the result shows that the number of transmitters with a 90% efficiency decreased by about 30% compared to the conventional models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optimization
  • Three Dimensional Coverage
  • Transmitter
  • UAV
  • Topography
  • Geo-Spatial Information System

مراجع

[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##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 مرداد 1398
  • تاریخ بازنگری: 08 دی 1398
  • تاریخ پذیرش: 08 تیر 1399
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار