امروزه بخش زیادی از انسان­ها همواره یک تلفن همراه در نزدیکی خود دارند. بنابراین از این امکان می­توان برای مکان­یابی صاحب تلفن همراه علی ­الخصوص در کاربردهای جستجو و نجات بهره گرفت. این امکان باعث شده است تا مقامات دولتی و محققان گرایش فراوانی به بهره­برداری از آن در کاربردهای مختلف پیدا کنند. از سوی دیگر در حوادث یا شرایطی که استفاده از شبکه­های مخابراتی موجود میسر نمی­باشد از قبیل شرایطی مانند زلزله که در آنها تاسیسات شبکه­ های مخابراتی دچار خرابی می­گردد، استفاده از ربات­های هوایی مزایای زیادی برای ماموریت­های جستجو و نجات به همراه خواهد داشت.

در این پروژه، مکان­یابی منابع رادیویی به عنوان مدلی از تلفن­های همراه برای کاربردهای جستجو و نجات در شرایط انتشار دید غیر مستقیم مورد توجه قرار گرفته است که می­تواند در سناریوهای مختلف و در کاربردهای متنوع مورد بهره­برداری قرار گیرد. یک نمونه از این کاربردها جستجوی افراد محبوس شده در زیرآوار و یا در درون یک ساختمان می‌باشد. همچنین مکان‌یابی یک تلفن همراه که در درون یک محیط بسته قرار گرفته، از بیرون از آن‌ ساختمان، چنانچه از دقت مناسبی برخوردار باشد، بسیار پرکاربرد خواهد بود. رسیدن به دقت مورد نیاز مکان­یابی اینگونه اهداف، به‌دلیل نامشخص‌بودن و پیچیدگی بیش از حد فرآیند انتشار سیگنال‌های رادیویی، با مشکلات زیادی مواجه بوده و کار چندانی در ‌خصوص آن صورت نگرفته است. با توجه به وابستگی بسیار انتشار سیگنال­های رادیویی به محیط و همچنین تاثیر کاربرد مورد نظر بر انتخاب روش مکان­یابی مناسب، کاربرد مورد نظر در اولین فاز از این پروژه محدود به شرایطی شده است که یک یا گروهی از انسان­ها در یک منطقه وسیع گم شده باشند و منطقه از پستی و بلندی­های بسیار برخوردار است. در این شرایط مکان­یابی منابع رادیویی مجاور گم­شدگان برای یافتن آنها استفاده می­شود. ارائه یک الگوریتم مناسب و رسیدن به دقت مورد نظر علاوه بر مسائل و مشکلات مخابراتی، از دیدگاه یک متخصص رباتیک هوایی مستلزم شناخت انتشار سیگنال­های رادیویی، طراحی مسیر، طراحی فیلترهای تخمین (مکان­یابی)، انتخاب نقاط بهینه داده­برداری، تامین دقت کافی در ناوبری ربات هوایی، همکاری ربات­ها برای مکان­یابی بهتر، طراحی الگوی مناسب برای پوشش کل منطقه جستجو و ... می­باشد. 

 

 

 

فعالیت­های صورت گرفته تا این مرحله از پروژه را می­توان در سه بخش خلاصه نمود:

·         تحلیل روش­های مختلف مکان­یابی یک منبع رادیویی با توان ارسال نامعلوم و اثبات بهینه بودن استفاده از مشاهدات اختلاف شدت سیگنال دریافتی

برای مکان­یابی یک منبع رادیویی با توان ارسال نامعلوم از مشاهدات اختلاف شدت سیگنال دریافتی در نقاط مختلف مسیر یک پهپاد و یا اختلاف شدت سیگنال دریافتی توسط دو یا چند پهپاد استفاده شده است و با استفاده از تحلیل حد پائین باند کرامر-رائو نشان داده شده است که این روش مکان­­یابی می­تواند به نتایج بهتری منجر گردد. سپس روشی برای یافتن زوج نقطه­مسیرهای تشکیل مشاهدات اختلاف شدت سیگنال که از نقطه نظر خطای تخمین بهینه باشد، ارائه شده است. در ادامه نیز روش­هایی از قبیل تلفیق با داده­های زاویه دریافت، روش­های تلفیق مناسب­تر و طراحی مسیر بهینه به عنوان اقدامات تکمیلی برای بهبود دقت روش مکان­یابی براساس اختلاف شدت سیگنال دریافتی ارائه شده است.

 

·         تهیه نقشه موانع موثر در افت شدت سیگنال و حذف اثر آنها بر دقت مکان­یابی

در بخش دوم پس از تحلیل اثر موانع به عنوان مهمترین عامل برای اختلاف مدل­های انتشار شدت سیگنال با مقادیر واقعی، اقداماتی در جهت تهیه نقشه موانع موثر در افت شدت سیگنال و حذف اثر آنها بر دقت مکان­یابی برداشته شده است. مدل­های ارائه شده برای انتشار زمین به هوای سیگنال­های رادیویی نشان دهنده آن است که در اکثر موارد تنها یک مانع اصلی انتشار را تحت تاثیر قرار می­دهد و از اثر سایر موانع غیر اصلی می­توان صرفنظر نمود. براین اساس در روش پیشنهادی، با تهیه نقشه مانع اصلی موجود در حد فاصل منبع رادیویی با پهپاد توام (همزمان) با مکان­یابی منبع رادیویی، دقت مکان­یابی بهبود بخشیده شده است.

 

·         الهام از روش­های مکان­یابی و تهیه نقشه همزمان در ناوبری پهپاد توام با مکان­یابی منابع رادیویی

در پایان به توسعه روش مکان­یابی پیشنهادی به مکان­یابی هوایی منابع رادیویی و تمایز آن با مکان­یابی در شبکه­های مخابراتی یا سنسوری پرداخته شده است. در این بخش اثر خطای ناوبری پهپاد بر مکان­یابی منابع رادیویی علی­ الخصوص در شرایطی که به صورت موقت یا دائم سیگنال GPS از دست می­رود، مورد بررسی قرار گرفته است و با الهام از روش­های مکان­یابی و تهیه نقشه همزمان، روشی برای ناوبری پهپاد توام با مکان­یابی منابع رادیویی براساس مشاهدات اختلاف شدت سیگنال دریافتی و زاویه دریافت پیشنهاد شده است.