Báo cáo bài tập lớn môn lập trình java có chương trình demo

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO THỰC NGHIỆM MÔN LẬP TRÌNH JAVA Đề tài Phạm vi rào cản mạnh mẽ của mạng cảm biến không dây (Strong Barrier Coverage Of.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - BÁO CÁO THỰC NGHIỆM MƠN: LẬP TRÌNH JAVA Đề tài: Phạm vi rào cản mạnh mẽ mạng cảm biến không dây (Strong Barrier Coverage Of Wireless Sensor Network) Giáo viên : T.S Nguyễn Thị Mỹ Bình Nhóm số : 22 Lớp : 20212IT6019005 Hà Nội, 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - BÁO CÁO THỰC NGHIỆM MƠN: LẬP TRÌNH JAVA Đề tài: Phạm vi rào cản mạnh mẽ mạng cảm biến không dây (Strong Barrier Coverage Of Wireless Sensor Network) Giáo viên : T.S Nguyễn Thị Mỹ Bình Nhóm số : 22 Lớp : 20212IT6019005 Thành viên : Đặng Thành An – 2019605444 Dương Dĩ An – 2019603962 Trần Trường Anh – 2019604736 Nguyễn Thái Bảo – 2019604082 Hà Nội, 2022 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ số, truyền thông kết hợp hàng loạt phát minh khoa học kỹ thuật thời gian gần tạo điều kiện cho hệ cảm biến với chức đặc tính như: Giá thành thấp, kích thước nhỏ, độ xác cao tiêu thụ lượng thấp Hệ thống cảm biến không dây hệ thống cảm biến tích hợp nhiều cảm biến khác hệ thống Các cảm biến giao tiếp với giao tiếp với tập trung thông qua hệ thống wireless thiết kế đặc thù riêng, không sử dụng sở mạng có sẵn Qua đảm bảo tính bảo mật cao hệ thống mạng cảm biến khơng dây Trong báo cáo này, chúng em trình bày cách mà sensor hoạt động để tạo rào cản bảo vệ Mục tiêu xác định mạng cảm biến N cung cấp k – rào cản vùng triển khai R, thả ngẫu nhiên sensor tính tốn hàng rào vùng phủ, từ tìm hàng rào có phạm vi bao phủ mạnh mẽ Dưới hướng dẫn tận tình T.S Nguyễn Thị Mỹ Bình cố gắng tìm hiểu, tham khảo tài liệu, nhóm chúng em đưa toán tối ưu vấn đề cho rào cản cảm biến không dây Tuy nhiên, điều kiện thời gian có hạn nên báo cáo khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận giúp đỡ từ phía thầy bạn để đề tài chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Kiến thức cần nắm vững 1.2.1 Mục đích 1.2.2 Yêu cầu 1.3 Nội dung nguyên cứu CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGUYÊN CỨU .3 2.1 Tên đề tài .3 2.2 Tổng quát mạng cảm biến không dây 2.2.1 Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) 2.2.2 Phân loại 2.2.3 Đặc điểm 2.2.4 Cấu trúc 2.2.5 Ứng dụng 2.2.6 Hàng rào cản 2.2.7 Phạm vi phủ sóng 2.2.8 Đồ thị phạm vi bao phủ 2.3 Xây dựng hàng rào cảm biến mạnh mẽ 2.3.1 Xác định phạm vi bao phủ hàng rào 10 2.3.2 Các điều kiện quan trọng để có hàng rào bao phủ mạnh 10 2.3.3 Thuật toán hiệu để xây dựng rào cản mạnh mẽ 11 2.4 Sơ đồ lớp 12 2.5 Biểu đồ lớp 12 2.6 Kết chương trình 15 2.6.1 Lớp Circle 15 2.6.2 Lớp Sensor 16 2.6.3 Lớp SensorNetwork 17 2.6.4 Hàng rào (Barrier Coverage) 17 2.6.5 Hiển thị chương trình 23 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 25 3.1 Kiến thức lĩnh hội .25 3.2 Bài học kinh nghiệm 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 [Document title] CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Hiện với phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật, công nghệ thông tin, công nghệ vi mạch điện tử đã, diện nhiều sống người với lợi ích to lớn mà mang lại sống Trong bối cảnh nhân loại bước vào năm đầu cách mạng công nghiệp 4.0 với yếu tố cốt lõi trí tuệ nhân tạo (AI-Artificial Intelligence), Internet vạn vật (IoT- Internet of Things) liệu lớn (big data), với xu hướng tự động hóa trao đổi liệu cơng nghệ sản xuất, việc tự động thu thập, xử lý thông tin yếu tố quan trọng định đến thành công cách mạng Có nhiều phương pháp khác cho phép thu thập thơng tin, phương pháp phổ biến sử dụng giới Việt Nam sử dụng mạng cảm biến không dây, lợi ích bật mạng cảm biến không dây triển khai thực nhiệm vụ thu thập liệu phân tán với quy mô lớn điều kiện vị trí địa lý kể mơi trường nguy hiểm mà mạng có dây truyền thống khơng thể thực Do mạng cảm biến khơng dây sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, nhiều mục đích như: kiểm tra giám sát hệ sinh thái môi trường, lĩnh vực y tế, khảo sát đánh giá xác nơng nghiệp, an ninh ứng dụng đời sống hàng ngày Mạng cảm biến khơng dây có nhiều ưu điểm áp dụng phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên mạng nhiều thách thức cần giải như: nguồn lượng bị giới hạn, nút (node) cảm biến có nhớ vi xử lý thấp, đặc biệt chế an ninh hạn chế Việc bảo mật mạng vấn đề đầy thách thức nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu Từ viết trình bày thuật toán phạm vi bao phủ hàng rào mạnh mẽ xác [Document title] thực áp dụng mạng cảm biến không dây nhằm ngăn chặn tối đa kẻ xâm nhập bảo vệ an toàn hệ thống 1.2 Kiến thức cần nắm vững 1.2.1 Mục đích Phân tích thuật tốn phạm vi bao phủ hàng rào mạnh mẽ xác thực áp dụng mạng cảm biến không dây, đánh giá kết bảo mật thuật toán mạng cảm biến khơng dây độ tối ưu thuật tốn 1.2.2 Yêu cầu - Xác định toán đưa áp dụng thuật toán phạm vi bao phủ hàng rào cảm biến mạnh mẽ để tạo chương trình nhằm tạo hàng rào vững để phát kẻ xâm nhập qua khu vực cảm biến - Vận dụng kiển thức lập trình hướng đối tượng áp dụng với ngơn ngữ lập trình Java - Nắm rõ khái niệm bẫy lỗi, xử lý gom rác, tuyển tập đối tượng, đơn đa luồng, lớp trừu tượng interface - Hiểu rõ nắm vững giao diện đồ họa Java - Sử dụng phần mềm NetBeans IDE 8.2 để thực thi chương trình 1.3 Nội dung nguyên cứu Gồm phần chính: - Tổng quan cảm biến khơng dây [Document title] - Phạm vi bao phủ hàng rào - Xây dựng phạm vi hàng rào cảm biến mạnh mẽ - Sơ đồ mơ hình lớp - Chương trình mơ [Document title] CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGUYÊN CỨU 2.1 Tên đề tài Tên đè tài: Phạm vi rào cản mạnh mẽ mạng cảm biến không dây Hình thức sản phẩm: Sản phẩm phần mềm 2.2 Tổng quát mạng cảm biến không dây 2.2.1 Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) Mạng cảm biến không dây: kết hợp khả cảm biến, xử lý thông tin thành phần liên lạc để tạo khả quan sát, phân tích phản ứng lại với kiện, tượng xảy mơi trường cụ thể Mạng cảm biến không dây mạng bao gồm số lượng lớn node cảm biến có kích thước nhỏ gọn hết phải có sẵn nguồn lượng, có khả tính tốn trao đổi với thiết bị khác nhằm mục đích thu thập thơng tin tồn mạng để đưa thơng số môi trường mà mạng quan sát [Document title] Hình 2.2.1 Mơ hình mạng cảm biến khơng dây Mạng cảm biến khơng dây thường bố trí cách biệt lập, phạm vi rộng, môi trường khắc nghiệt sử dụng thời gian dài để thực nhiệm vụ cảm biến, việc đảm bảo độ tin cậy hoạt động, trì lượng cho mạng hoạt động Cảm biến: thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay q trình vật lý, hóa học hay sinh học môi trường cần khảo sát, biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thơng tin trạng thái hay q trình Thơng tin xử lý để rút tham số định tính định lượng mơi trường, phục vụ nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh gọi ngắn gọn đo đạc, phục vụ truyền xử lý thông tin, hay điều khiển trình khác Nút cảm biến: nút cảm biến sử dụng mạng cảm biến không dây với chip giải tích hợp để quản lý giám sát môi trường khu vực cụ thể Chúng kết nối với trạm gốc (Base Station) hoạt động đơn vị giải hệ thống mạng cảm biến khơng dây 2.2.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại cảm biến tùy thuộc vào ứng dụng nó, sau số cách phân loại phổ biến - Trong phân loại sensor, chúng chia thành “Hoạt động” “Bị động”: ▪ Cảm biến hoạt động cảm biến địi hỏi tín hiệu kích thích bên ngồi tín hiệu nguồn [Document title] 2.6.2 Lớp Sensor Hình 2.6.2 Code lớp Sensor 19 [Document title] 2.6.3 Lớp SensorNetwork Hình 2.6.3 Code lớp SensorNetwork 2.6.4 Hàng rào (Barrier Coverage) 20 [Document title] Form hiển thị: Hình 2.6.4.1 Form hiển thị chương trình 21 [Document title] Hình 2.6.4.2 Màn hình chương trình Lớp Barrier Coverage: 22 [Document title] Hình 2.6.4.3 Code lớp Barrier Coverage 23 [Document title] Đọc, ghi file: Hình 2.6.4.4 Code đọc ghi file Vẽ tham số đọc từ file: Hình 2.6.4.5 Code vẽ tham số đọc từ file 24 [Document title] Vẽ hình trịn màu nền: Hình 2.6.4.6 Code vẽ hình trịn màu Vẽ sensor sau đọc file: Hình 2.6.4.7 Code vẽ sensor sau đọc file Hàm đồ họa: Hình 2.6.4.8 Code hàm đồ họa Hàm DrawCircle: 25 [Document title] Hình 2.6.4.9 Code hàm DrawCircle 26 [Document title] Phân bổ sensor: Hình 2.6.4.10 Code phân bố sensor Hàm main BarrierCoverage: 27 [Document title] Hình 2.6.4.11 Code hàm main 28 [Document title] Hàm Main chính: 29 [Document title] 2.6.5 Hiển thị chương trình Màn hình nhập liệu: Hình 2.6.5.1 Nhập liệu chương trình Màn hình chương trình: 30 [Document title] Hình 2.6.5.2 Kết chương trình 31 [Document title] CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 3.1 Kiến thức lĩnh hội Sau trình làm tiểu luận, nhóm chúng em có thêm kiến thức kỹ sau : - Nắm tổng quan mạng cảm biến không dây ◦ Biết code đọc, ghi file văn java ◦ Hiểu thêm thuật tốn tìm kiếm sâu dần, thuật toán DFS sử dụng stack ◦ Lập trình đồ họa vẽ đồ thị vùng phủ Java ◦ Biết thuật tốn để tính hàng rào bao phủ cảm biến không dây hàng rào chạy đồng thời để phát vật thể xâm nhập ◦ Kỹ phân tích giải tốn ◦ Kỹ đọc tài liệu tiếng anh ◦ Kỹ thuyết trình, làm việc nhóm ◦ Kỹ lập trình Java, thuật tốn, 3.2 Bài học kinh nghiệm Sau hoàn thành xong tập lớn, chúng em rút số vấn đề sau : ◦ Cần phải đọc thêm nhiều sách, tài liệu Java Tiếng Anh ◦ Rèn luyện thêm kĩ phân tích giải tốn cách thành thạo ◦ Phải rèn luyện nhiều kỹ lập trình 32 [Document title] TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Vân Nam (2016), Luận văn nghiên cứu mạng cảm biến khơng dây thuật tốn tìm đường, Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Bá Nghiễn (Ch.b), Ngơ Văn Bình, Vương Quốc Dũng, Đỗ Sinh Trường (2020), Giáo trình lập trình hướng đối tượng với Java, NXB Thống Kê Phan Quốc Phơ (2006), Giáo trình cảm biến, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Nguyễn Chí Trường (2018), Luận văn tối ưu hóa vùng che phủ cho mạng cảm biến không dây, Đại học Bách Khoa Hà Nội Chen, S Kumar, and T.-H Lai Designing localized algorithms for barrier coverage In Proceedings of ACM Mobicom, 2007 M Franceschetti, O Dousse, D Tse, and P Thiran Closing the gap in the capacity of random wireless networks In Proc of Information Theory Symposium (ISIT), 2004 D Gage Command control for many-robot systems In Proc of the Nineteenth Annual AUVS Technical Symposium (AUVS-92), 1992 33 ... thị chương trình Màn hình nhập liệu: Hình 2.6.5.1 Nhập liệu chương trình Màn hình chương trình: 30 [Document title] Hình 2.6.5.2 Kết chương trình 31 [Document title] CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ BÀI... thuyết trình, làm việc nhóm ◦ Kỹ lập trình Java, thuật tốn, 3.2 Bài học kinh nghiệm Sau hoàn thành xong tập lớn, chúng em rút số vấn đề sau : ◦ Cần phải đọc thêm nhiều sách, tài liệu Java Tiếng... biến mạnh mẽ để tạo chương trình nhằm tạo hàng rào vững để phát kẻ xâm nhập qua khu vực cảm biến - Vận dụng kiển thức lập trình hướng đối tượng áp dụng với ngơn ngữ lập trình Java - Nắm rõ khái