Akademik Bilişim '10 10 - 12 Şubat 2010 Muğla

Telsiz Duyarga Ağları ile Bir Nesne İzleme SenaryosuGökçer Peynirci, Muharrem Gürgen, İlker Korkmaz, Yetkin Hafızoğlu, Utkan Sürgevil, Nihal PaçamanWang v.d. [12] tarafından önerilen yukarıdakigeri kazanma yönteminde takip edilen nesne,yeniden bulma için işaretlenmiş duyargalarınalgılama alanı içinden geçmediği takdirde, yenidenbulma için geri kazanma duyargalarınınkomşularından, enerji kullanımı en optimumolanı uyandırılır. Onun da bulamaması halinde,ondan sonraki optimum olan uyandırılır. Eğerhala bulunamamışsa , oluşan zaman kaybı sonucu,izlenen nesne, öngörülen bölgeden epeyuzaklaşmış da olabilir. Wang v.d. [12] tarafındanönerilen yöntem duyarga başına harcanangüç oranı açısından ve dolayısıyla duyarga ağınınhayatta kalma süresi açısından verimli birdurum olsa da, nesnenin yeniden bulunabilmeolasılığı açısından bir dezavantaj teşkil edebilir.Biz buna alternatif olarak, sezgisel bir düşünceile, hedefi kendi alanında sezmesi beklenenduyarganın, herhangi bir şekilde takip edilennesneyi algılayamaması durumunda, nesneningeri kazanılması amacıyla, komşu duyargalarınhepsinin veya nesnenin hareket yönüne göre2’li veya 3’lü komşu grupların uyandırılmasınıönermekteyiz. Bu durumda, nesnenin yenidenbulunması olasılığının kademe kademe artmasıyerine bir defada en yüksek değere ulaşmasısağlanabilir ve nesnenin öngörülen bölgedenuzaklaşmış olması da önlenebilir. Sonuç olaolduğuvarsayımlar için ise Zhao v.d. [8] ve Pahalawattav.d. [9] tarafından bazı algoritmalargeliştirilmiştir. Bu algoritmalar, nesnenin hangiyöne gittiği hesabı ile gittiği varsayılan yöndekiduyargaların daha önceden nesneyi algılayanduyarga tarafından uyandırılmasına dayanır.Böylece ciddi oranda güç tasarrufu sağlandığıyazarlar tarafından belirtilmiştir [8,9].Başka bir yaklaşımda ise, nesneyi algılayan duyarganınuyandırdığı duyarga ilgili nesneyi algılayamazsa,bu duyarganın komşuları uyandırılır.Eğer yine nesne algılanamazsa bu kez bütün duyargaağı uyandırılır. Bu, nesnenin yeniden bulunmasıiçin ihtimal arttırabilir, fakat öncekileregöre ek enerji korunumu sağlamaz [10,11].Farklı bir yaklaşım da, [10] ve [11] yayınlarınaek geliştirilen mekanizmalar ile nesnenin gidebileceğiyönün tahmin edilmesi ve enerjiyiverimli kullanan veya başka bir deyişle enerjisiyüksek olan duyargaların yeniden bulma duyargalarıolarak seçilmesi esasına göre çalışır[12]. Fakat bu yaklaşımın da dezavantajı nesneninherhangi bir yeniden bulma için seçilmişduyarga etrafından geçmemesi durumundanesnenin tamamen kaybolmasıdır.Bunlara karşın, Yang v.d. [13] tarafından sunulangeometrik yaklaşım hızlı ve enerji korunumusağlayan bir yöntem olsa da, takip edilennesnenin gideceği yön tahmin edilemezse sistemetkin uygulanamayabilir.Bizim senaryomuzda enerji etkin bir çözümdüşünüldüğü üzere, nesne algılama, izleme vegeri kazanım yani yeniden bulma durumlarıiçin Wang v.d. [12] tarafından belirtilen yaklaşımbaz alınmıştır. Ancak, ilgili yaklaşımdakigeri kazanma (recovery) yönteminde kısmendeğişiklik önerilmiştir.3. Nesne İzleme Sistem Yapısı3.1 Sistemin AltyapısıSenaryomuzdaki sistem, altyapı açısındanŞekil-2’de gösterilen biçime benzemekte olup44düğümlerin bir kısmı tek sıçrama ile direkt olarakbaz istasyon düğümüne ulaşabilirken diğerleride ağda oluşturulan ağaç yapısı üzerindenverilerini çok sıçramalı (multi-hop) iletişimlebaz düğüme iletebilmektedir.Wang v.d. [12] tarafından sunulan temel varsayımlarısenaryomuzda biz de kabul etmekteyiz.Düğümlerin alanda eşit yoğunlukta dağıldığıfarz edilmektedir. Her bir düğümün dörtfarklı radyo modu vardır: veri gönderme, verialma, boş durma, uyuma. Her bir düğüm kendiyerini tayin etmek için GPS sisteminden yararlanabilir.Her bir düğüm baz düğüme kendisihakkında bilgileri periyodik olarak yollar. Bunundışında, bu bilgi ağdaki bütün düğümlerede yollanır. Etkin bir enerji kullanımı için, düğümlerkendi iletişim alanını daraltarak, radyoenerji tüketimini azaltma yoluna gidebilir [12].Baz istasyon düğümü, ağdaki düğümlere göredaha güçlü veri aktarım yeteneğine sahiptir.Ağ alanı çok büyük değilse, baz düğüm ağdakidüğümlere çok sıçramalı iletişim kullanmadanaktarım gerçekleştirebilir [12]. Bunlar varsayımolarak kabul edilmiştir.3.2 Sistemin İşleyişiTDA düğümlerinin algılama alanı dar olduğuiçin izlenen nesnenin ancak bu alanda olmasıylaizleme gerçekleşebilir. Bunun yanındaçevresel faktörler de bu izlemeyi bozabilir. İzlemeninamacı, hedefin belirli bir doğruluklaher bir izleme periyodunda, yerinin tespitidir.Tek bir duyarganın sağlayacağı doğruluk oranıdüşük olacağı için, birden fazla duyarganınulaştığı sonuçların birlikte göz önüne alınmasıdaha sağlıklı sonuçlara ulaşmayı sağlar [12].Sistemin işleyişi aşağıdaki gibi modüller halindeincelenebilir.Hedefin hareketinin tahmini: Duyarga düğümleri,algılanan nesnenin konumu hakkındaelde ettikleri bilgileri baz düğüme yollar. Bazdüğüm bütün bu bilgileri kendinde toplar. Birnesne ağa girdiğinde, en az sayıda düğümündinlemede olması önemli husustur. O yüzdenher durumda bir kısım duyargalar dinlemede-dir. Nesne hakkındaki ilk bilgiler baz düğümeulaştığında, baz düğüm nesnenin hareketiyleilgili tahminler yapmaya başlar ve bu bilgiyegöre de gerekli gördüğü düğümleri uyandırıpdinleme haline getirir [12].Heedefin yerinin belirlenmesi: Hareket tahminindensonra, nesnenin yerinin belirlenmesinisağlayacak olan düğümlerin seçilmesi gerekir.Bu aşamada, ilk olarak, baz düğüm, tahminsonucuna göre bir düğümü uyandırır. Aktiveedilen bu düğüm, hedefin yer bilgisini alır vebaşka bir düğümü aktive eder. Aktive edilenyeni düğüm, hedefin kendi alanında olup olmadığınagöre, kendini uyandıran düğüme birmesaj yollar. Eğer mesaj pozitifse, uyandıranduyarga toplamış olduğu bilgileri hedefe yakınolan duyargaya yollar ve uyku moduna geçer.Böylece, önceki bilgileri de alan duyarga, başkabir duyargayı uyandırır. Bu şekilde sürekliolarak yeni duyargaların uyandırılmasıyla hedefinkonumu ve gittiği bölge hakkında dahakesin sonuçlara ulaşılabilir [12]. Sonuçta, enson duyarga, toplanan bilgileri baz düğümeyollar ve bir dinleme periyodu bitmiş olur.Baz düğüm, aktive edeceği düğüm seçiminde,etkin enerji kullanımı sağlayacak bir düğümüseçmek ister, ama aktive edilen düğüm hedefibulamıyorsa bu bir sorundur. Nesneyi geri kazanmaişlevi burada devreye girer. İlk aktiveedilen düğüm enerji kullanımı optimum olan düğümdürve bu durumda daha az optimum bir düğümünseçilmesi düşünülecektir. O da bulamazsadaha az optimum biri seçilir [12]. Bir düğüm,bir periyotta sadece bir kere uyandırılabilir.Hedef izlemenin bir periyodu, önceden belirlenenhedefin yerine yönelik doğruluk oranınınsağlanması, her bir aday düğümün aktive edilmişolması ve aktive edilen duyarga sayısının belirlibir değeri aşmış olması ile tamamlanır [12].İzleme hatası için geri kazanma: Herhangi birnesnenin hareketinin tahmini çok zor olduğu vebizim duyarga ağımızın da fark etme yeteneğininkısıtlı olduğu düşünülürse, geri kazanmanınAkademik Bilişim’10 - XII. Akademik Bilişim Konferansı Bildirileri10 - 12 Şubat 2010 Muğla Üniversitesi45önemi anlaşılır. Geri kazanmadaki temel amaç,ek duyargaların uyandırılması yoluyla, farketme yeteneğinin arttırılması ve hedefin hareketininizlenmesindeki bütünlüğün bozulmamasınınsağlanmasıdır [12]. Bu amaçla uyandırılanduyarga sayısı da olabildiğince az olmalıdır. Bubağlamda hangi alandaki duyargaların uyandırılabileceğiönem kazanır. Bunun için kullanılabilecekgenetik bir algoritma [12]’de sunulmuştur.Bu algortimanın optimal sonuca yavaşyakınsaması nedeniyle baz düğümde sürekliçalışması maliyetlidir [12]. Ağ topolojisi bazdüğüm tarafından bilinir ve diğer duyargalarınperiyodik gönderimleriyle sürekli güncellenir.Topolojide de normal koşullarda büyük değişimlergözlenmeyeceği tahmin edildiği için,algoritmanın baz düğümde sadece gerektiğindeçalıştırılması uygundur [12].