ز یک روش پیام‌رسانی همه جهته به گروهی از حسگرها که در حوزه تحویل قرار دارند پیامی را ارسال می‌کنند و این گروه از حسگرها با دریافت این پیام پیش از رسیدن هدف به آ‌نها حسگرها، فعال میگردند [3].
در رهگیری هدف بر مبنای درخت، حسگرهای شبکه به صورت یک درخت سلسله مراتبی سازماندهی می‌گردند که نودهای این درخت حسگرها می‌باشند و یال‌های آن اتصالات بین حسگرهایی را مشخص می‌کنند که می‌توانند با یکدیگر به صورت مستقیم در ارتباط باشند. در هنگام رهگیری هدف بر مبنای درخت حسگرهایی که هدف را شناسایی کرده‌اند از طریق درخت سلسله مراتبی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و به صورت مجازی یک درخت بنام درخت همراه بین حسگرهای شناسایی کننده هدف تشکیل می‌گردد. بعد از تشکیل درخت همراه، تمام حسگرهای شناسایی کننده هدف اطلاعات خود را به ریشه درخت مجازی ارسال می‌کنند و در صورتی که حسگر ریشه از هدف دور باشد با توجه به اطلاعات رسیده شده به حسگر ریشه، درخت همراه جدیدی ایجاد خواهد گردید.
در رهگیری هدف بر مبنای پیش‌بینی فرض می‌گردد که هدف متحرک سرعت و جهت جاری خود را برای چند لحظه آینده حفظ خواهد کرد و با استفاده از تاریخچه موقعیت هدف، موقعیت بعدی هدف پیش‌بینی می‌گرد. با توجه به موقعیت پیش‌بینی‌شده هدف، حسگرهایی که آن موقعیت را پوشش می‌دهند قبل از رسیدن هدف به آن موقعیت فعال می‌گردند تا هدف را شناسایی کنند و در صورتی که هدف شناسایی نگردید الگوریتم‌های تصحیح خطا اجرا می‌گردد تا هدف گم شده دوباره شناسایی گردد و رهگیری هدف مورد نظر ادامه یابد.
در رهگیری هدف بر مبنای خوشه، شبکه به گروه‌هایی از حسگرها بنام خوشه تقسیم می‌گردند و هر خوشه شامل سرخوشه و حسگرهای عضو خوشه می‌باشند. این روش رهگیری هدف به دو دسته رهگیری هدف بر اساس خوشه‌های ایستا و رهگیری هدف بر اساس خوشه‌بندی پویا تقسیم می‌گردد. در روش رهگیری هدف بر اساس خوشه‌های ایستا در هنگام پیاده‌سازی شبکه‌ها خوشه‌ها شکل می‌گیرند و خصوصیات هر خوشه مانند تعداد اعضا، ناحیه تحت پوشش و غیره ثابت می‌باشد. این روش‌ها از نظر توانایی تحمل خطا قابل‌اطمینان نمی‌باشند و به دلیل ثابت بودن حسگرهای سرخوشه، انرژی زیادی را مصرف می‌کنند و در نتیجه طول عمر شبکه کاهش مییابد. در مقابل روش قبل، روش رهگیری هدف بر اساس خوشه‌های پویا وجود دارد؛ که در آن خوشه‌ها در صورت تشخیص هدف شکل می‌گیرند و یک حسگر که نسبت به دیگر حسگرها دارای انرژی بیشتری می‌باشد به عنوان سرخوشه انتخاب می‌گردد. روش‌های رهگیری هدف بر مبنای خوشه در مقایسه با دیگر رویکردهای رهگیری هدف، از پهنای باند شبکه بهتر استفاده می‌کنند و نیز باعث می‌گردند تا معیار مقیاسپذیری3 شبکه بالاتر رود. در صورتی که در روش‌های رهگیری هدف بر مبنای خوشه‌بندی، سرخوشه از طریق پردازش محلی در شبکه انتخاب شود، پیام‌های اضافی کاهش مییابند و در نتیجه انرژی در شبکه کمتر مصرف می‌گردد.
1-2- اهداف تحقیق
همان‌گونه که مطرح گردید، رهگیری هدف بر مبنای خوشه‌بندی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم میتواند مزایای زیادی را به همراه داشته باشد. در این الگوریتم‌ها با تقسیم‌بندی شبکه به خوشه‌ها و انجام خوشه‌بندی درست به مدیریت بهتر منابع شبکه کمک میکنند و علاوه بر این با مصرف مناسب‌تر انرژی منجر به افزایش طول عمر شبکه هم می‌گردند. با توجه به محدودیت‌های خاص شبکه‌های حسگر مانند محدودیت منبع انرژی، قدرت پردازش، ظرفیت حافظه، زیاد بودن تعداد حسگرها و چگالی بالای توزیع حسگرها در ناحیه عملیاتی آنچه که در الگوریتم رهگیری هدف اهمیت ویژه دارد کاهش دادن ارتباطات بین حسگرها می‌باشد تا بدین وسیله طول عمر شبکه افزایش یابد. در این پایان‌نامه الگوریتمی پیشنهاد شده است که می‌توان آن را در دسته الگوریتم‌های بر مبنای خوشه‌بندی در نظر گرفت که عمدتا بر روی کاهش ارتباطات بین حسگرها تمرکز دارند تا با کم شدن ارتباطات بین حسگرها، مصرف توان شبکه کاهش یابد. در این الگوریتم، ابتدا با استفاده از یک رویه خوشه‌بندی، بر اساس موقعیت هدف خوشه‌بندی صورت می‌پذیرد. در ادامه در رویه رهگیری هدف، با استفاده از اطلاعات جمع‌آوری شده مکان بعدی هدف تخمین زده می‌شود و حسگر سرخوشه با توجه به مکان پیش‌بینی‌شده هدف، سه حسگر در نزدیکی مکان پیش‌بینی‌شده هدف را فعال می‌کند تا وظیفه شناسایی هدف را بر عهده بگیرند. در هنگام شناسایی هدف توسط حسگرهای فعال هر کدام از آنها اطلاعات خود را به حسگر سرخوشه خود ارسال می‌کنند و بدین ترتیب حسگر سرخوشه از موقعیت جدید هدف مطلع می‌شود.
شبیه‌سازی‌های الگوریتم پیشنهادی نشان می‌دهند که استفاده از این راهکار علاوه بر امکان رهگیری چندین هدف به صورت همزمان، مقدار قابل‌توجهی مصرف توان زیرسیستم ارتباطی به دلیل کاهش تبادلات زیرسیستم مخابراتی کاهش مییابد. در این روش حسگرها با توزیع یکنواخت به صورت تصادفی پخش گردیده‌اند. این الگوریتم قادر است چندین هدف را به صورت همزمان رهگیری کند و همچنین این الگوریتم قادر به رهگیری اهداف با سرعت بالا می‌باشد. در الگوریتم پیشنهادی در هر بار گم شدن هدف با اجراشدن رویه تصحیح خطا، مکان واقعی هدف گم شده را پیدا خواهد کرد تا هدف مورد نظر به صورت پیوسته رهگیری گردد.
1-3- ساختار پایان‌نامه
برای نیل به اهداف پژوهش، این پایان‌نامه در شش فصل تدوین شده است که در ادامه به شرح مختصری از این فصلها پرداخته می‌شود.
در فصل دوم، به بررسی اجمالی مطالعات انجام‌شده در زمینه رهگیری هدف در شبکه‌های حسگر بیسیم پرداخته می‌شود و با توجه به تقسیم‌بندی کلی گفته‌شده در فصل مقدمه مطالعات تحقیقاتی در این زمینه طبقه‌بندی شده‌اند.
در فصل سوم، در ابتدا مطالبی پایه در زمینه الگوریتم‌های مکان‌یابی ارائه‌شده است و در ادامه به ارائه بررسی جامع مدل‌های حرکتی گوناگون پرداخته شده است.
در فصل چهارم، به بررسی الگوریتم‌های مرتبط با الگوریتم پیشنهادی شرح داده می‌شود. در این فصل ابتدا به شرح الگوریتم خوشه‌بندی پرداخته می‌شود و مدل حرکتی استفاده‌شده در این پایان‌نامه شرح داده شده است. در ادامه به شرح الگوریتم‌های رهگیری هدف که در راستای الگوریتم پیشنهادی می‌باشند به صورت مفصل توضیح داده شده است.
در فصل پنجم، ابتدا روش پیشنهادی معرفی می‌گردد و بعد از آن با پیاده‌سازی الگوریتم در قسمت شبیه‌سازی عملکرد آن مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. تحلیل نتایج بدست آمده در شبیه‌سازی نشان می‌دهد که میزان انرژی مصرفی در شبکه کاهش یافته است.
در فصل ششم، به جمع‌بندی مطالب پایان‌نامه می‌پردازد. نتایج حاصل از ارزیابی الگوریتم‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند. همچنین در این فصل پیشنهاداتی در راستای بهبود روش پیشنهادی و ادامه‌ی پژوهش در زمینه‌ی رهگیری هدف در شبکه‌های حسگر بیسیم ارائه خواهد شد.
فصل دوم
رویکردهای رهگیری هدف
2-1- مقدمه
امروزه در محیط‌های نظامی به دلیل پیچیده بودن و یا غیرعملی بودن پیاده‌سازی شبکههای سیمی در آنها، امکان پیادهسازی چنین شبکه‌هایی ناممکن گردیده است. توپولوژی شبکه‌ها در چنین محیط‌ها، به دلیل اینکه امکان از بین رفتن حسگرهای درون شبکه وجود دارد، باید قابلیت پیادهسازی به صورت پویا در شبکه موجود باشد، بنابراین امکان پیاده‌سازی شبکههای بی‌سیم دارای ساختار ثابت ناممکن می‌گردد و لزوم به وجود آمدن شبکههای حسگر بی‌سیم پیش از پیش احساس میگردید. یکی از مهمترین زمینه‌هایی که مزایای شبکه‌های حسگر بی‌سیم را نسبت به انواع دیگر شبکه‌های بی‌سیم نمایان کرده است، زمینه رهگیری اهداف متحرک است.رهگیری اهداف متحرک اشاره به دنبال کردن یک هدف خاص در یک فضای از پیش تعیین‌شده به نام میدان حسگر و تشخیص مسیر هدف دارد که در زمینه‌های نظامی به منظور ردیابی وسایل دشمن، تشخیص عبور غیرمجاز از مرزها و ردیابی عامل متجاوز و … و همچنین در زمینه‌های غیرنظامی به منظور ردیابی حیوانات وحشی و کمیاب در حیات وحش، تشخیص مسیر حرکت آتش در جنگل و … استفاده گردیده است. از آنجا که رهگیری هدف توسط شبکه‌های حسگر بی‌سیم، به کاهش یافتن تلفات انسانی در زمینه‌های نظامی و از بین بردن خطای دید انسان‌ها در رهگیری هدف در شب کمک کرده است و امکان رهگیری هدف با دقتی بالاتر از دقت انسان را فراهم می‌نماید، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار گردیده است. در سال‌های اخیر، تحقیقات بی‌شماری درباره کاربرد رهگیری هدف در شبکه‌های حسگر بی‌سیم انجام گرفته است که هر یک بر روی اهداف خاصی تمرکز داشته‌اند. در این فصل