112- پروژه آماده: بررسی مکانیزم های تعيين موقعيت و شرايط خودرو به کمک کامپيوتر – VANET – شامل 76 صفحه فایل ورد (word)

فهرست مطالب

عنوان  صفحه

فهرست جدول‌ها ‌و

فهرست شكل‌‌ها ‌ز

فصل 1-       مقدمه  8

1-1-   شبکه‌هاي VANET  9

فصل 2-       پيشگيري از تصادف    15

2-1-   مقدمه  15

2-2-   معرفي شبکه‌هاي موردي بين خودرويي   16

2-3-   نحوه عملکرد اجزاي خودرو در شبکه  20

2-4-   شبکه‌هاي هوشمند موردي بين خودرويي   21

2-5-   کاربردهاي شبکه‌هاي بين خودرويي [5، ] 22

2-5-1-          کاربردهاي ايمني الکترونيکي   22

2-5-2-          کاربردهاي مديريت ترافيک    23

2-5-3-          کاربردهاي نگهداري و تعمير و خدمات جانبي براي آسايش راننده  24

2-6-   مهم‌ترين زيرسيستم‌هاي مرتبط با پيشگيري از تصادف و برخي محصولات تجاري   25

2-6-1-          سيستم‌هاي پيشگيري از تصادفات در چهارراه‌ها و تصادفات جلو به عقب   25

2-6-2-          سيستم‌هاي هشدار انحراف از خط   26

2-6-3-          سيستم‌هاي شناسايي موانع  27

فصل 3-       الگوريتم‌هاي تعيين مسير و موقعيت   30

3-1-   ناحيه‌هاي ترافيکي مختلف در VANET  30

3-1-1-          • ناحيه ترافيکي متراکم  30

3-1-2-          • ناحيه ترافيکي پراکنده  32

3-2-   طرح نهايي   33

3-3-   طرح اصلي   34

3-3-1-          پارامترهاي پروتکل   35

3-4-   قواعد مسيريابي   36

3-5-   مکانيسم شناسايي همسايه  37

3-6-   الگوريتم مسدودکننده انتشار  37

3-7-   تکنيک ذخيره– حمل– ارسال   38

3-8-   مؤلفه‌هاي اصلي مسيريابي   39

3-8-1-          مجاورت ارتباط گسترده  39

3-8-2-          مجاورت ارتباط پراکنده  40

3-8-3-          مجاورت قطع کلي ارتباط   43

فصل 4-       انواع سنسور هاي مورداستفاده جهت تشخيص خودرو  45

4-1-   مقدمه  45

4-2-   سنسورهاي دفني   47

4-3-   لوله‌هاي بادي   48

4-3-1-          اساس كاركرد  48

4-3-2-          كاربردها و مصارف    48

4-3-3-          مزايا 48

4-3-4-          معايب   48

4-4-   آشکارسازهاي حلقه القايي   49

4-4-1-          اساس كاركرد  50

4-4-2-          كاربردها و مصارف    50

4-4-3-          مزايا 50

4-4-4-          معايب   51

4-5-   سنسورهاي پيزوالكتريك   51

4-5-1-          اساس كاركرد  52

4-5-2-          كاربردها و مصارف    52

4-5-3-          مزايا 53

4-5-4-          معايب   53

4-6-   سنسورهاي مغناطيسي   53

4-6-1-          اساس كاركرد  53

4-6-2-          كاربردها و مصارف    54

4-6-3-          مزايا 55

4-6-4-          معايب   55

4-7-   توزين درحرکت   56

4-7-1-          مصارف و كاربردها 57

4-8-   صفحه خمشي   57

4-8-1-          اساس كاركرد  57

4-8-2-          مزايا 58

4-8-3-          معايب   58

فصل 5-       سيستم تعيين موقعيت وسايل نقليه متحرک (A.V.L) 59

5-1-   مقدمه  59

5-2-   AVLچيست؟  60

5-3-   اجزاي عملياتي سيستم رديابي متحرک   61

5-4-   تفاوت ردگيري و رديابي   61

5-5-   طراحي و پياده‌سازي سيستم AVL در سطح کلان   63

5-6-   اطلاعات موجود جهت پياده‌سازي سيستم AVL در ايران   64

5-7-   سيستم‌هاي تصوير در ايران و جهان   66

5-8-   الگوريتم‌هاي تبديل مختصات نقاط   68

5-9-   نمونه‌ي کاربردي استفاده از سيستم AVL در عربستان   72

منابع و مراجع  76

فهرست جدول‌ها

عنوان  صفحه

جدول ‏4‑1: مقايسه بين انواع سنسورها. 46

فهرست شكل‌‌ها

عنوان  صفحه

شکل ‏2‑1: نحوه پخش پيغام تصادف در شبکه‌هاي بين خودرويي. 18

شکل ‏2‑2: هشدار عبور از علامت توقف. 23

شکل ‏2‑3: نمايي از خودروهاي کمک يار راننده شرکت ولوو  25

شکل ‏2‑4: محاسبه زمان برخورد توسط MobilEYE. 26

شکل ‏2‑5: رانندگي در مه توسط تجهيزات شبکه‌هاي بين خودرويي. 27

شکل ‏2‑6: نماي جاده با استفاده از تجهيزات شناسايي موانع. 28

شکل ‏2‑7: نمايي از نحوه محاسبه مسافت خودرو تا عابران پياده  29

شکل ‏3‑1: <MDC=1, ODC=1, DFlg=1>   41

شکل ‏3‑2: <MDC=0, ODC=1, DFlg=1>   41

شکل ‏3‑3: <MDC=0, ODC=1, DFlg=1>   42

شکل ‏3‑4: <MDC=0, ODC=0, DFlg=1>   42

شکل ‏4‑1: حالت‌هاي مختلف نصب لوله بادي   49

شکل ‏4‑2: اجزاء اساسي يك آشكارساز حلقه القايي   51

شکل ‏4‑3: سنسور پيزوالكتريك ويبراكوكس     52

شکل ‏4‑4: توزيع ميدان مغناطيسي زمين در حين ورود و عبور خودرو در ناحيه تشخيص سنسور مغناطيسي   56

شکل ‏4‑5: سنسور صفحه خمشي   58

1-1-         ناحيه‌هاي ترافيکي مختلف در VANET

تحقيقات پيشين، دو ناحيه فرعي کارکردي در VANET را مشخص مي‌کنند: ترافيک متراکم و ترافيک پراکنده. هدف طراحي پروتکل مسيريابي انتشاردهنده خوب که در هر نوع شرايط ترافيکي خودرو کارکرد کاملاً قوي داشته باشد و مهم‌تر از آن بتواند ويژگي‌هاي هر دو ناحيه را درک کند. بنابراين، ما شرح مختصري از آن ناحيه‌هاي مشخص‌شده در کارهاي پيشين ارائه مي‌دهيم.

1-1-1-             • ناحيه ترافيکي متراکم

 وقتي تراکم ترافيک قطعي است با افزايش تعداد پيام‌هاي ايمني شبيه به هم از چندين خودروي متوالي که موجب بروز مشکل خيلي جدي انسداد رسانه تقسيط داده‌شده مي‌شود. چون رسانه بي‌سيم تقسيط داده‌شده با انتشار کورکورانه ممکن است موجب افزايش تعداد و تصادم در انتقالات بين گره‌هاي همسايه بشود. اين مشکل در مواقع ارجاع به مشکل انتشار وسيع وجود دارد [8]. به‌طوري‌که راه‌حل‌هاي متعددي براي کاهش مشکل انتشار وسيع در محيط معمولي MANET وجود دارد [8] ولي فقط راه‌حل‌هاي کمي براي حل مجدد اين مسئله در VANET وجود دارد. در [11]، ما (i) حالت بحراني انتشاردهنده وسيع را در VANET استفاده‌شده در موارد مطالعه‌اي سناريوي بزرگراهي چهار لاينه بررسي مي‌کنيم و ii)) سه تکنيک انتشاردهنده light-weight را ارائه مي‌دهيم: weighted p-persistence و slotted 1-persistenceو slotted p- persistenceکه مي‌تواند باقابليت دستيابي برقراري ارتباط خوب شبکه تا 100% توسعه يابد و نزديک به 70% افزونگي انتشاري را کاهش مي‌دهد و نسبت بسته‌هاي گم‌شده در ارتباط گسترده شبکه خودرو کاهش مي‌دهد. طرح‌هاي ارائه‌شده توسعه مي‌دهند و متکي بر اطلاعات GPS هستند (يا قدرت سيگنال دريافتي وقتي خودرو نمي‌تواند سيگنال GPS را دريافت کند)، اما به هيچ‌يک از دانسته‌هاي پيشين در مورد ساختار شبکه نيازي نداريم.

ويژگي‌هاي سه‌گانه طرح‌هاي ساخته‌شده:

i)    طرح weight p-persistence

ii)   طرح slotted 1-persistence

iii)  طرح p-persistence

 اساس تکنيک‌هاي انتشاري از دو تا قاعده 1-persistence يا p-persistence پيروي مي‌کنند. بااينکه سربار افزايش مي‌يابد، بيشتر پروتکل‌هاي مسيريابي طراحي‌شده براي multi-hop شبکه‌هاي بي‌سيم Ad-Hoc از نفوذ فوق‌العاده از قاعده سيل‌آساي 1-persistence پيروي مي‌کند که نيازمند آن است که همه گره‌ها بسته را دوباره با احتمال 1 انتشار دهند براي آنکه پيچيدگي کاهش يابد و سرعت نفوذ بسته افزايش يابد. روش gossip-based، از طرف ديگر از قاعده p-persistence پيروي مي‌کند که نيازمند اين است که هر گره دوباره ارسال کند با احتمال p دوباره پيدا کند. اين شيوه معمولاً به رويداد سيل‌آسا مراجعه مي‌کند[8]. طرح slotted p-persistence مي‌تواند اساساً نسبت در مصرف کم را کاهش دهد و سرعت انتشار را کاهش دهد و مجموع تأخير ا افزايش مي‌دهد.

1-1-2-            • ناحيه ترافيکي پراکنده

سناريوهاي بي‌شمار ديگري که براي پروتکل‌هاي مسيريابي متداول خيلي پيچيده هستند. در اين موارد خودروهاي کمي در جاده قرار دارند. براي مثال، شايد تراکم ترافيک در بعضي از مواقع روز کم باشد (آخر شب يا صبح زود) که تأخير multi-hop از منبع (خودرو سعي مي‌کند انتشار دهد) به ماشيني که از پشت سر مي‌آيد شايد قابل‌قبول نباشد زيرا گره هدف بيرون از محدوده انتقالي منبع باشد. با ايجاد دورترين موقعيت، شايد همه خودروها در محدوده انتقالي منبع در لاين مقابل قرار داشته باشند. در زير باوجوداين چنين شرايطي، مسيريابي و انتشاردهنده در قالب چالش‌هاي انجام کار ارائه مي‌دهيم. زماني که هدف چندين پروتکل مسيريابي، برقراري ارتباط پراکنده شبکه بي‌سيم سيال است epidemic routing[4],single-copy[4], multi-copy spray. Wait[4])) آن‌ها تنها مطالعات کمي که ساختار VANET را بررسي مي‌کنند را دربرمي‌گيرند[8]. در اين مقاله، ما مکانيسم ذخيره-حمل-ارسال را ارائه مي‌دهيم که از عهده موارد اضافي برمي‌آيد. با مشاهده نتايج به‌دست‌آمده براي برقراري ارتباط در خودروهاي پراکنده يا تقاضاي گسترش سريع داده، خودروها از فنّاوري ارتباط کوتاه اختصاصي (DSRC) استفاده مي‌کند، شبکه مجدداً زمان را بهبود مي‌بخشد به‌طوري‌که زمان تأخير را کنترل مي‌کند که باعث تحميل تحويل پيام با تأخير در بين خودروها مي‌شود که مي‌تواند زمان تحويل را از چند ثانيه به چند دقيقه تغيير دهد. اين پيشنهادي که براي درخواست‌هاي ايمني خودرو ارائه مي‌شود، پروتکل مسيريابي Ad-Hoc جديد که به پروتکل‌هاي مسيريابي به نام‌هاي DSR و AODV نياز خواهند داشت همچنين بهبود زياد زمان را انجام نخواهد داد.

براي هر دو سناريوي ترافيکي متراکم و پراکنده، همه خودروها در دو ناحيه فرعي کار مي‌کنند مشاهده مي‌کنيم که ساختارهاي محلي باهم واقعيت‌هاي ساختار کلي را منعکس مي‌کند. همين‌طور احتمال اين‌که هر دو شرايط ترافيکي در شبکه در کنار هم کار کنند وجود دارد براي نمونه، ترافيک در قسمت‌هاي مواصلاتي بزرگراه نرمال است، اما حرکت رواني در هر دو سوي تقاطع وجود دارد. همچنين احتمال اينکه در بعضي مواقع، هر خودرو ديد متفاوتي به ساختارهاي محلي داشته باشد وجود دارد به‌طوري‌که بعضي خودروها همسايگان کمي و بعضي ديگر همسايگان زيادي داشته باشند. در اين موارد بعضي خودروها الگوريتم جلوگيري کننده انتشار را به کار خواهند گرفت به‌طوري‌که پيام ذخيره-حمل-ارسال را با هدف مشاهده ارتباط شبکه به کار خواهند گرفت.

1-2-        طرح نهايي

پروتکل انتشاردهنده براي شبکه‌هاي بي‌سيم Ad-Hoc خودرو بايد مطمئن، قوي و داراي پهناي باند کارآمد باشد. خصوصاً، پروتکل بايد قادر به گسترش اطلاعات انتشاري با هدف تحويل پيام به گيرنده باشد. علاوه بر اين، بايد در مقابل همه شرايط ترافيکي قدرتمند باشد، ترافيک کم، ترافيک معمولي و ترافيک متراکم. نهايتاً نبايد کوچک‌ترين سربار اضافي را به‌خصوص هنگام فعاليت در شرايط ترافيکي متراکم به وجود آورد. پروتکل DV-CAST طراحي‌شده را با فرض آماده بودن در نظر مي‌گيريم. ابتدا فرض مي‌کنيم که از زيرساخت‌هاي غيرقابل‌دسترس که باهم کار مي‌کنند بهره مي‌برد. با توانايي برقراري ارتباط در VANET ما فرض مي‌کنيم که هر وسيله سيستم موقعيت‌ياب جهاني (GPS) دارد و وسيله ارتباط بي‌سيم نيز دارد، پيام‌هاي غير هشداري (پيام hello) را در فرکانس کوتاه به‌صورت دوره‌اي به همه همسايه‌هاي خود ارسال مي‌کند. درحالي‌که علائم دوره‌اي وقتي‌که پهناي باند مؤثر مشخص نيست يک قاعده تهاجمي است ولي مکانيسمي ضروري براي درخواست‌هاي ايمني زياد در VANET است. نهايتاً فرض مي‌کنيم که هر خودرو عضو ويژه VANET نيست. طبق عامل گسترش تقاضا هر خودرويي ابزار ارتباط بي‌سيم ندارد.

1-3-       طرح اصلي

ما استفاده از مسيريابي per-hop را ارائه مي‌دهيم، شيوه‌اي که فقط از اطلاعات ارتباط محلي (ساختار hop-1 همسايه) براي انجام عمل مسيريابي استفاده مي‌کند. انگيزه استفاده از ارتباط محلي در طرح پروتکل انتشاري براي تضمين حداکثر قابليت دستيابي به پيام‌هاي انتشاريافته است. علاوه بر اين، درخواست‌هاي ديگر ايمني تنها بر پيام‌هاي هشداردهنده متکي هستند، قبل از اين ارتباط، اخيراً قسمتي از اطلاعات را در برمي‌گيرد که پروتکل مسيريابي مي‌تواند از آن‌ها استفاده کند. ما معتقديم که اطلاعات ساختار محلي براي مديريت صحيح انتشار بسته کافي است. اطلاعات ديگر همچون ساختار کلي (آهنگ ترافيک/تراکم، يا فهميدن بيشتر همسايه n-hop، درجايي که n>1) ممکن است براي طراحي سلسله‌مراتب پروتکل مفيد باشد. براي مثال، يک شيوه احتمالي، استفاده از اطلاعات محلي که مي‌تواند با انتشار دوره‌اي پيام hello به دست آيد. اطلاعات حجيم مي‌توانند در قاعده کاهش/ حذف از پيام hello دوره‌اي که در ناحيه ترافيکي متراکم به‌جاي ذخيره پهناي باند استفاده کند، بنابراين اين شيوه ممکن است در موضع‌گيري سريع در مورد واقعيت‌هاي موجود، واقعي نباشد: