CHƯƠNG 5. ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP DV-HOP SỬ DỤNG TÍNH
5.2. PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN ĐỀ XUẤT
Lợi dụng vấn đề không ổn định của tọa độ định vị, tức là các tọa độ ước lượng cứ thay đổi quanh tọa độ thực tế, phương pháp cải tiến ISCIMP (Ignoring Sudden Coordinates In Moving Process) được đề xuất, với ý tưởng cơ bản là khi các cột mốc di chuyển, tọa độ tức thời của một nút sẽ được tính toán bằng một công thức dựa vào các
46
tọa độ đã ước lượng trước đó, công thức này thực ra là lấy trung bình các độ x, y đã ước lượng trước đó, trong đó phải nhận ra và loại bỏ các dữ liệu xấu. Trong luận văn này, các trường hợp cột mốc di chuyển được xem xét nhiều hơn, còn trường hợp tất cả các nút di chuyển không được chú trọng khảo sát do chưa có kết quả cải tiến tốt.
Đối với các trường hợp định vị khi di chuyển, tức là tọa độ nút có thay đổi theo thời gian, ta định nghĩa các khái niệm sau:
Khái niệm Ý nghĩa
Tọa độ thực tế Tọa độ x, y thực tế được khởi tạo ngẫu nhiên tại bước khởi tạo của quá trình mô phỏng. Các tọa độ này trong quá trình mô phỏng xem như không được biết, nó chỉ được sử dụng để so sánh, đối chiếu, đánh giá kết quả định vị.
Tọa độ tức thời độc lập
Tọa độ x, y định vị được tại đúng một thời điểm nào đó sử dụng các giải thuật. Các tính toán này chỉ xét đến trạng thái của mạng (sơ đồ kết nối, tọa độ các cột mốc) vào thời điểm định vị, không quan tâm đến các kết quả trong quá khứ.
Tọa độ tức thời phụ thuộc quá khứ
Tọa độ x, y định vị được tại đúng một thời điểm, trong công thức tính toán có sử dụng đến trạng thái và kết quả đã tính được tại các thời điểm khác trong quá khứ.
Tọa độ ban đầu Hoàn toàn giống với “Tọa độ tức thời độc lập” nhưng tại đúng thời điểm mà quá trình di chuyển bắt đầu.
Tọa độ tức thời độc lập cuối cùng, tọa độ tức thời phụ thuộc quá khứ cuối cùng
Hoàn toàn giống với “Tọa độ tức thời phụ thuộc quá khứ”
nhưng tại đúng thời điểm mà quá trình di chuyển kết thúc.
Tỉ lệ cải thiện tỉ số sai số định vị bằng chuyển động
Kí hiệu LEIRM (Location Error Improvement Ratio using Mobillity), được tính bằng LER sau quá trình chuyển động chia cho LER trước khi chuyển động. Tỉ số này càng nhỏ thể hiện LER càng được cải thiện tốt hơn. Tỉ số này có giá trị nhỏ hơn 1 (hoặc nhỏ hơn 100% nếu tính theo đơn vị %) thể
47
hiện quá trình chuyển động mang lại ảnh hưởng tích cực, ngược lại, quá trình di chuyển làm tăng sai số định vị
Bảng 5.1 – Các khái niệm sử dụng trong định vị trong MANET
Phương pháp cải tiến gồm các thao tác chính:
1. Tọa độ x, y của Tọa độ tức thời phụ thuộc quá khứ được tính bằng trung bình của các Tọa độ tức thời độc lập đã định vị được trong quá khứ.
2. Trong quá trình lấy trung bình, các đỉnh nhọn vượt trội như đỉnh S1 ở Hình 5.1 bị loại bỏ.
3. Tại thời điểm tính toán, nếu như Tọa độ tức thời độc lập cuối cùng có khả năng trở thành một đỉnh nhọn vượt trội như đỉnh S2 ở Hình 5.1 thì nó cũng bị loại bỏ.
Để phát hiện một đỉnh nhọn, ta định nghĩa một ngưỡng L, mà tại mỗi thời điểm, nếu như tọa độ của một nút thay đổi vượt quá ngưỡng đó thì ta nghi vấn đó là 1 ước lượng sai và cần loại bỏ.
Phương pháp này cải thiện bước (12) trong Hình 4.1.
Hình 5.3 – Lược đồ hoạt động của các nút không có GPS trong giải thuật ISCIMP
48
Hình 5.3 thể hiện lưu đồ hoạt động của các nút không có GPS. Hoạt động của các cột mốc sẽ không có gì thay đổi.
Ví dụ: Ta có tình huống tính toán như sau:
Sử dụng DV-Hop và các nút cột mốc di chuyển và tại 8 thời điểm khác nhau ta định vị được tọa độ x tức thời độc lập, thể hiện như ở bảng và hình sau sau:
Thời điểm (phút)
Tọa độ x định vị tức thời độc lập
1 5
2 6
3 4
4 14
5 5.5
6 4.5
7 6
8 12
Bảng 5.2 - Tọa độ x định vị tức thời độc lập
Hình 5.4 – Tọa độ x tức thời
49
Ngưỡng để phát hiện đỉnh nhọn là 5. Nhận xét, tại các thời điểm chuyển từ 3 sang 4, từ 4 sang 5, từ 7 sang 8 tạo ra các đỉnh nhọn, ta áp dụng vào để tính ra tọa độ tức thời phụ thuộc quá khứ như sau:
Thời điểm (phút)
Tọa độ x định vị tức thời phụ thuộc quá khứ
Công thức tính Giải thích
1 5 =5/1
2 5.5 =(5+6)/1 Trung bình của thời điểm 1, 2 3 5 =(5+6+4)/3 Trung bình của thời điểm 1, 2, 3 4 5 =(5+6+4)/3 Tại thời điểm này, giá trị cuối cùng
vượt lên cao, có khả năng tạo ra 1 đỉnh nhọn nên 4 bị loại trong phiên tính toán này
5 5.125 =(5+6+4+5.5)/4 Tại thời điểm 5, đã xác định rõ 4 tạo 1 đỉnh nhọn nên loại 4 ra khỏi tính toán từ đó trở về sau
50
6 5 =(5+6+4+5.5+4.5)/5 Tiếp tục tính trung bình tại các thời điểm, loại đi thời điểm 4
7 5.166666667 =(5+6+4+5.5+4.5+6)/6 Tiếp tục tính trung bình tại các thời điểm, loại đi thời điểm 4
8 5.166666667 =(5+6+4+5.5+4.5+6)/6 Giống như tại thời điểm 4, tại thời điểm 8 có khả năng tạo ra 1 đỉnh nên loại điểm 8 ra khỏi tính toán trong phiên này
Trong phiên tính toán tiếp theo tại thời điểm 9, nếu như giá trị không sai khác với thời điểm 8 nhiều hơn 5 thì 8 lại được sử dụng để tính toán
Bảng 5.3 – Quá trình tính toán ISCIMP
Sau quá trình tính toán, ta thu được tọa độ x đã ổn định thể hiện ở đồ thị sau:
51
Hình 5.5 – Tọa độ tức thời sau khi đã xử lý
Kết quả mong muốn của giải thuật:
Giảm sai số định vị
Giúp kết quả định vị thay đổi mượt mà, không có đột biến.