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Relay OTMA (ROTMA)

在文檔中 中 華 大 學 (頁 58-63)

第三章 演算法

3.4 追蹤演算法

3.4.5 Relay OTMA (ROTMA)

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範例圖 3-12 說明,物件移動穿過 Anchor A 的感測圓後產生評估位置,下 一個回合要再移動的時候,Anchor A、B、C 就不再隨機移動,而是朝著評估位 置移動。

這個方法在追逐的 Anchor 數量少的時候(2 顆以下),還是很容易追丟物件,

甚至造成定位誤差反而上升,這是因為 Anchor 數量少的時候定位準確度也低,

所以才會很容易追丟或追歪,但是至少會比隨機移動的方式增加更多偵測到物件 的機會。可是這個方法在隨著後期追逐物件與參與定位的 Anchor 數量上升,準 確度會越來越高,同時也會更不容易追丟物件。

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Sensing Field

Anchor Object

圖 3-13 OTMA 的特殊狀況

為了解決上述的問題,我們加入「接力」的概念,利用 Anchor 間的接力來 追逐物件,讓整體感測網路中的感測器電量消耗平均。最後再加入一個移動方針 給未追逐物件的 Anchor,藉此降低 Anchor 在追逐物件後會導致分佈不平均的問 題。

這個接力的概念主要是利用電量較多的 Anchor 來進行追逐,在 OTMA 的方 法裡我們會限制追逐的 Anchor 數量,但是當追逐數量到達上限且有新的 Anchor 進來的時候,此時 Anchor 間就會比較彼此的電量,整個群組會根據追逐數量限 制來保留電量最多的幾個(如果有剩餘電量值一樣的情況發生時,我們會取 ID 最 小的 Anchor。如圖 3-14 所示,假設當前 Anchor 追逐最大數量限制為 4,當物件 移動後被 Anchor D、F 偵測到,此時 Anchor 間會互相比較剩餘電量,最終保留 Anchor B、C、D、F。

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Object Anchor Moving Path A,G1

B,G1

C,G1

D

E,G1 F

H M

L

H M

M

Object 1

圖 3-14 ROTMA 的 Anchor 接力範例

這個接力的做法除了讓無線感測網路的號電平均,同時也會降低 Anchor 追 逐物件後會分佈不平均的問題,這是因為追逐物件的 Anchor 不一定會從頭追到 尾,而在上面所提的特殊狀況裡,在物件移動的途中就可能會換掉部分追逐的 Anchor,這樣就會降低 Anchor 分佈不均勻的問題。

同時為了降低感測分布不均勻的情況,我們在非追逐物件的 Anchor 上套用 一個新的移動分針,當 Anchor 周圍沒有任何其他 Anchor 鄰居的情況時,我們沿 用 OTMA 的移動方針讓 Anchor 隨機移動;但是如果 Anchor 周圍有其他 Anchor 鄰居時,此時使用類似於磁力的推力概念,如圖 3-15 所示,利用重疊的長度(2R-D;

R:感測半徑;D:兩 Anchor 間距)產生力矩,最後重疊所有的力矩產生一個方 向推力,該 Anchor 就朝著該方向移動。

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Anchor Force

圖 3-15 Anchor 之間推力的產生

這個類似於磁力推力的概念,主要的想法是想讓 Anchor 間盡量不要重疊,

利用這樣的方式,降低 Anchor 分佈不均勻的問題,在利用接力的概念修正問題 的時候,同時利用磁力推力概念修正其餘的 Anchor。

圖 3-16 顯示方法間的 Anchor 移動變化,分別 SSVT、OTMA、ROTMA-Relay、

ROTMA-Force 跟 ROTMA,可以發現在相同的 Anchor 與物件相同的移動之下 SSVT 大部分的 Anchor 跟 OTMA 位置差不多,只有 Anchor 附近不一樣。雖然 OTMA 可以讓定位準確度好一點,但是會讓 Anchor 分佈稍微不均勻。從在加入 接力概念的(d)可以發現稍微有一些 Anchor 不一樣,這是接力換下來的 Anchor。

從在加入磁性推力概念的(e)可以發現 Anchor 分佈明顯比較平均。最後(f)為 ROTMA 的 50 次移動後的結果,可以發現兩個概念可以同時使用讓電量平衡之 下又可以達到 Anchor 分佈平均。

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(a)原始佈點 (b)SSVT (c)OTMA (d)ROTMA-Relay (e)ROTMA-Force (d)ROTMA 圖 3-16 模擬移動 50 次後的 Anchor 變化

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