ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تتبع الحياة الحيوانية في المحميات الطبيعية باستخدام شبكات الحساسات اللاسلكية الهجينة

Tracking animal life in the natural reserves by using hybrid wireless sensors networks

1198   1   7   0.0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2018
  مجال البحث هندسة اتصالات
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

سوف ندرس في هذا البحث طريقة جديدة لتتبع مجموعة من طيور الحجل ، حيث يتم وضع الحساسات على هذه الطيور من أجل مراقبة نمط وسلوك حياتها ، فالتحدي الهام في هذا البحث هو معرفة مواقع هذه الحيوانات المتحركة عند حاجتنا لذلك لنتمكن من تقديم المساعدة الضرورية لها و في الوقت المناسب ، لذلك سوف نقدم طريقة جديدة تؤمن لنا دقة مقبولة في تحديد مواقع الحيوانات لكن بطريقة بسيطة و سهلة و غير مكلفة و قليلة استهلاك الطاقة مقارنة مع الطرق الأخرى المتبعة في تتبع الحيوانات ، و ذلك بالاعتماد على مجموعة من العقد المرجعية المعروفة الموقع مسبقا، حيث يتم إرسال معلومات الحساسات المتحركة إلى مجمع مركزي عن طريق هذه العقد المرجعية و تحليلها و الاستفادة منها في تحديد موقع تقريبي للحيوان ، سوف نقوم بتقييم هذه الطريقة باستخدام محاكي الشبكات (NS2).


ملخص البحث
يتناول البحث استخدام شبكات الحساسات اللاسلكية الهجينة لتتبع الحياة الحيوانية في المحميات الطبيعية، مع التركيز على طيور الحجل. يبرز البحث التحديات التي تواجه مراقبة الحيوانات الصغيرة في البيئات القاسية مثل الغابات، حيث تكون أنظمة التتبع التقليدية مثل GPS غير فعالة. يقدم البحث طريقة جديدة تعتمد على مجموعة من العقد المرجعية المعروفة الموقع مسبقاً، حيث يتم إرسال معلومات الحساسات المتحركة إلى مجمع مركزي لتحليلها وتحديد الموقع التقريبي للحيوان. تم تقييم هذه الطريقة باستخدام محاكي الشبكات NS2، وأظهرت النتائج دقة جيدة في تحديد المواقع مع استهلاك منخفض للطاقة وتكلفة أقل مقارنة بالطرق التقليدية. كما يناقش البحث أهمية تحديد المواقع في شبكات الحساسات اللاسلكية، ويستعرض تقنيات تخمين المسافة وخوارزميات التموضع المختلفة. يختتم البحث بتقديم نتائج المحاكاة التي أظهرت أن الخوارزمية المقترحة تقدم دقة جيدة في تحديد المواقع مع خطأ تموضع مقبول يتراوح بين 4 إلى 11 متر.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يقدم البحث مساهمة قيمة في مجال تتبع الحيوانات باستخدام شبكات الحساسات اللاسلكية، ويتميز بتقديم طريقة مبتكرة منخفضة التكلفة وموفرة للطاقة. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، قد تكون دقة تحديد المواقع المتوسطة التي تتراوح بين 4 إلى 11 متر غير كافية لبعض التطبيقات الحساسة التي تتطلب دقة أعلى. ثانياً، لم يتم مناقشة تأثير العوامل البيئية مثل الطقس والتضاريس بشكل كافٍ، والتي قد تؤثر على أداء الشبكة ودقة تحديد المواقع. أخيراً، يمكن أن يكون هناك حاجة لإجراء تجارب ميدانية إضافية للتحقق من فعالية الخوارزمية في بيئات مختلفة وظروف متنوعة.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي التحديات الرئيسية في مراقبة نشاط الحيوانات في الغابات؟

    التحديات تشمل صغر حجم الحيوانات المراد مراقبتها، الطبيعة القاسية والخطيرة للغابات، وعدم فعالية أنظمة التتبع التقليدية مثل GPS في هذه البيئات.

  2. ما هي الطريقة الجديدة التي يقدمها البحث لتتبع طيور الحجل؟

    الطريقة تعتمد على وضع حساسات على الطيور واستخدام مجموعة من العقد المرجعية المعروفة الموقع مسبقاً لإرسال معلومات الحساسات المتحركة إلى مجمع مركزي لتحليلها وتحديد الموقع التقريبي للحيوان.

  3. ما هي الفوائد الرئيسية لاستخدام شبكات الحساسات اللاسلكية في تتبع الحيوانات؟

    الفوائد تشمل انخفاض التكلفة، صغر حجم الحساسات، استهلاك منخفض للطاقة، وإمكانية نشرها في بيئات يصعب الوصول إليها.

  4. كيف تم تقييم فعالية الخوارزمية المقترحة في البحث؟

    تم تقييم فعالية الخوارزمية باستخدام محاكي الشبكات NS2، وأظهرت النتائج دقة جيدة في تحديد المواقع مع استهلاك منخفض للطاقة وتكلفة أقل مقارنة بالطرق التقليدية.


المراجع المستخدمة
CARCIA-HERNANDEZ,G.F;IBARGUENGOYTIA,P.H;CARCIAHERNANDEZ, J; PEREZ-DIAZ,J.A. Wireless Sensor Networks and Applications: a Survey. International Journal Of Computer Science and Network Security Mexico, Vol.7,No.3,2007,264-273
KUMAR,S; SHARMA,R; VANS,E. Localization For Wireless Sensor Networks: A Neural Network Approach. International Journal Of Computer Networks & Communications South Pacific, Vol.8,No.1,2016,61-69
SASIKUMAR,G; RAMAMOORTHY,H; MOHAMED,S. An Analysis On Animal Tracking Using Wireless Sensor. International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering India,Vol.4,No.9,2014,155-160
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يشكل استخدام شبكات الحساسات اللاسلكية في مراقبة الزراعات المحمية، والتحكم بها، واحداً من المجالات التي لاقت رواجاً واسعاً في الآونة الأخيرة، لما تقدمه هذه الشبكات من خدمات، وتسهيلات، ووثوقية على مستوى المراقبة والتحكم. يسهم هذا البحث في دراسة تطبي ق هذه التقنية على البيوت البلاستيكية المنتشرة في بلدنا، وعلى مساحات واسعة. ويقدم حلولاً لعمل شبكات المراقبة والتحكم الخاصة بذلك في الزمن الحقيقي، وبما يضمن أداء جيداً وفقاً لمعايير تقييم أساسة، مثل تخفيض التأخير الزمني، وزيادة في النفاذية ، وزيادة نسبة تسليم الرزم، وتخفيض عدد الرزم المفقودة، مع زيادة حمل الشبكة. وضِع من أجل ذلك عدد من السيناريوهات التي تماثل واقع بناء وتشغيل البيوت البلاستيكية في منطقتنا، اعتماداً على تقنية ZigBee. وقد تم اختبار سيناريوهات عمل شبكات الحساسات اللاسلكية، باستخدام المحاكاة، بما يسمح باستنتاج التوصيات للاسترشاد بها حين العمل على تركيب مثل هذه الشبكات في أماكنها لتعمل بالشكل الأفضل، وذلك من أجل مساحات مختلفة وعدد كبير من الصالات
دخلت تطبيقات شبكات الحساسات اللاسلكية بشكل واسع في نظم المراقبة الصحية، حيث أسهمت في التطور النوعي لهذه الشبكات بما يؤمن المراقبة الحثيثة على مدار الساعة، مع تحسين جودة هذه المراقبة و تنظيمها. و يرتبط تحسين أداء شبكات الحساسات اللاسلكية الطبية WMSN ب تحسين آلية نقل المعطيات الذي يعد من أهم المجالات التي تهتم بها الأبحاث و الدراسات في الآونة الأخيرة. و من هنا تأتي أهمية هذا البحث الذي يهدف إلى دراسة بنى شبكات الحساسات اللاسلكية التي يمكن أن تستخدم في مراقبة الأجنحة في المشافي و مراكز العناية و المراقبة الصحية، و استخلاص التوصيات و الاقتراحات الضرورية من أجل اختيار بنية شبكات الحساسات اللاسلكية الطبية المناسبة و اقتراح آليات الدخول المناسبة. و ذلك من أجل بنى شبكية مختلفة بالحجم. و قد تم ذلك من خلال اقتراح السيناريوهات المناسبة لتطبيقات المراقبة هذه، و إجراء المحاكاة في ظروف عمل مشابهه لعمل الشبكة، بما يؤمن نقل معطيات عقد هذه الشبكة إلى نقطة النفاذ الرئيسية، مع دراسة تأثير بنية الشبكة و طريقة استخدام تقنية نقل المعطيات، و تحديداً استخدام تقنية ZigBee سواء مع تمكين إشارة المنارة أو بدون تمكين إشارة المنارة. حيث تم تقييم التحسن اعتماداً على البارامترات الأساسية في مثل هذه الشبكات مثل النفاذية، و التأخير الزمني، و نسبة التسليم. و قد توصلت الدراسة إلى مجموعة من التوصيات بخصوص حجم الشبكة و نوع البنية المستخدمة و آلية الدخول إلى الوسط.
يعد التعقب باستخدام شبكات الحساسات اللاسلكية من التطبيقات التي تشهد نمواً كبيراً. و نظرا لمحدودية شبكات الحساسات اللاسلكية من حيث مصدر الطاقة، تستمر الأبحاث لتحسين طرق نقل المعلومات و توجيهها بما يضمن استهلاكاً أقل للطاقة. لذلك قمنا في هذا البحث بتحس ين طريقة توجيه معلومات موقع الهدف في الشبكة و ذلك بتقديم خوارزمية جديدة، تستفيد من مفهوم العنقدة في شبكة الحساسات اللاسلكية، مع إضافة إمكانية التفاعل ما بين الحساسات الحقلية التي تنتمي لعناقيد مختلفة، حيث لا يمكن التفاعل فيما بينها في الحالة التقليدية لعمل الشبكات العنقودية، و ذلك اعتماداً على بارامتر شدة الإشارة المستقبلة من الهدف في الحساسات لغاية التخلص من تكرار نقل نفس المعلومة، مما ينعكس إيجاباً على عمر الشبكة و الحصول أيضاً على إشارة أكثر دقة لموقع الهدف. قمنا بتطبيق الخوارزمية المقترحة و إظهار نتائجها باستخدام محاكي OPNET الذي يعد من أفضل المحاكيات في مجال الشبكات بأنواعها المختلفة.
تعد عملية تحديد موقع عقد الحساسات اللاسلكية المنتشرة في الوسط ضرورية من أجل التطبيقات التي تعد فيها المعلومات المتعلقة بموقع التحسس معلومات مهمة كتطبيقات الأمن و الحماية و تتبع الأهداف و غيرها من التطبيقات. تصنف خوارزميات تحديد الموقع إلى نوعين: المع تمدة على المدى Range-based و غير المعتمدة على المدى (Range-free). ركزت الدراسة على الخوارزميات غير المعتمدة على المدى لأنها أقل كلفة من حيث متطلبات أجهزة العتاد الصلب المستخدمة. استخدم الماتلاب في محاكاة الخوارزميات، حيثُ جرى تقييم أدائها في ظل تغيير عدد العقد الشبكية، عدد العقد المرجعية، إضافة الى مجال اتصال العقد بغيةَ توضيحِ اختلافات الأداء من ناحية خطأ الموقع. أظهرت النتائج تفوق خوارزمية عدم الانتظام (Amorphous)، محققة دقة عالية في تحديد الموقع، و كلفة أقل بالنسبة الى عدد العقد المرجعية المطلوبة لتحقيق خطأ موقع صغير.
تمثل شبكات الحساسات اللاسلكية المتنقلة تقنية حديثة جذبت الباحثين نظراً لمزاياها و تطبيقاتها المتعددة في مختلف المجالات. تعد خوارزميات التجميع في هذه الشبكات التقنية الأكثر تطبيقاً من أجل تقليل عدد الرزم المرسلة في الشبكة و ذلك بسبب محدودية مصادر العق د الحساسة من حيث طاقة الإرسال، مدى الاتصال و حجم الذاكرة. و قد جعلت خصائص هذا النوع من الشبكات مثل الاتصال اللاسلكي و النشر في بيئات غير متحكم بها هدفاً سهلاً للهجمات. لذلك يعد الأمن قضية جوهرية لشبكات الحساسات اللاسلكية المتنقلة لحماية المعلومات من التطفل و الهجوم. نقدم في هذا البحث خوارزمية تجميع آمن للبيانات في شبكات الحساسات اللاسلكية المتنقلة. تعتمد هذه الخوارزمية على تقنية المفاتيح الثنائية و على تابع الـبعثرة. بهدف تقييم أداء الخوارزمية المقترحة تمت دراسة عدد من البارامترات الهامة و هي زمن التنفيذ و التأخير نهاية إلى نهاية إضافة إلى عدد المفاتيح المخزنة. و قد أظهرت النتائج أن الخوارزمية المقترحة قد قدمت أداءً جيداً من الناحية الأمنية و التأخير الزمني.

الأسئلة المقترحة

التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا