Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers

fa بهبود ‌مکان‌یابی هدف با روش حداقل مربعات خطی و استفاده از توان سیگنال دریافتی در حالت عدم قطعیت ضریب اتلاف توان Improving Target Localization Using the Linear Least Squares Method and Received Signal Strength Under Path Loss Exponent Uncertainty مخابرات Communication پژوهشي Research شبکه‌های حسگری بی‌سیم شامل مجموعه‌ای از گره‌های حسگر هستند که از طریق امواج رادیویی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در بسیاری از کاربردها دریافت اطلاعات حسگرها برای تعیین موقعیت مکانی منبع هدف حائز اهمیت است. الگوریتم‌های مختلفی بر اساس ویژگی‌های سیگنال دریافتی برای مکان‌یابی هدف توسعه یافته‌اند. در این مقاله، یک الگوریتم مکان‌یابی مبتنی بر توان سیگنال دریافتی با مدل نرمال لگاریتمی پیشنهاد شده است. در این مدل، ضریب اتلاف توان به‌عنوان یک متغیر تصادفی با توزیع یکنواخت در نظر گرفته می‌شود. به‌منظور افزایش دقت مکان‌یابی، یک تابع هزینه تعریف شده و از روش تندترین شیب برای مینیمم کردن خطا استفاده می‌شود. این الگوریتم در سناریوهای مختلف با چهار، هشت و دوازده آنتن شبیه‌سازی شده است. نتایج نشان می‌دهد که روش پیشنهادی با دقت بالایی موقعیت منبع را تخمین می‌زند و درعین‌حال پیچیدگی محاسباتی کمی دارد. همچنین، افزایش تعداد آنتن‌ها موجب بهبود دقت مکان‌یابی می‌شود. به عنوان گزارشی کمی از بهبود حاصل از به‌کارگیری روش پیشنهادی، نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که در شرایط استفاده از ۸ حسگر و نسبت سیگنال به نویز برابر با ۱۰ دسی‌بل، مقدار خطای ریشه میانگین مربعات به میزان ۵۰ درصد نسبت به نزدیک‌ترین روش مقایسه‌شده، یعنی روش برنامه‌ریزی نیمه‌معین، کاهش یافته است. همچنین با افزایش تعداد حسگرها از ۸ به ۱۲ (با همان نسبت سیگنال به نویز)، مقدار خطای ریشه میانگین مربعات از ۰٫۲۵ متر به ۰٫۲۰ متر کاهش یافته که نشان‌دهنده بهبودی حدود ۲۰ درصد در دقت تخمین مکان می‌باشد. Wireless sensor networks consist of a set of sensor nodes that communicate with each other via radio waves. In many applications, obtaining sensor data is crucial for determining the target source's location. Various localization algorithms have been developed based on the characteristics of the received signal. In this paper, a localization algorithm based on received signal strength (RSS) using a log-normal model is proposed. In this model, the path loss exponent is considered a random variable with a uniform distribution. To enhance localization accuracy, a cost function is defined, and the steepest descent method is employed to minimize the error. The proposed algorithm is simulated in different scenarios with four, eight, and twelve antennas. The results demonstrate that the proposed method accurately estimates the source position while maintaining low computational complexity. Moreover, increasing the number of antennas improves localization accuracy. Simulation results show that under the condition of using 8 sensors and a signal-to-noise ratio (SNR) of 10 dB, the root mean square error (RMSE) is reduced by 50% compared to the closest competing method, namely the semidefinite programming (SDP) approach. Furthermore, by increasing the number of sensors from 8 to 12 (with the same SNR), the RMSE decreases from 0.25 meters to 0.20 meters, indicating an improvement of approximately 20% in localization accuracy. شبکه حسگری بیسیم, مکان‌یابی, ضریب اتلاف توان, کمینه مربعات خطی, تخمین‌گر بیشینه درستنمایی wireless sensor network, localization, linear least squares, maximum likelihood estimator 4 14 http://jiaeee.com/browse.php?a_code=A-10-537-5&slc_lang=fa&sid=1 نگین محمد علی نیا negin1998alinia@gmail.com 100319475328460013086 100319475328460013086 No Department of Electrical and Computer Engineering, Qom University of Technology دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه صنعتی قم Hadi Zayyani هادی زیانی zayyani@qut.ac.ir 100319475328460013087 100319475328460013087 No Department of Electrical and Computer Engineering, Qom University of Technology دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه صنعتی قم Mehdi Bekrani مهدی بکرانی bekrani@gmail.com 100319475328460013085 100319475328460013085 Yes Department of Electrical and Computer Engineering, Qom University of Technology دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه صنعتی قم