تصميم وتنفيذ الحوسبة السحابية وانترنت الأشياء لمنظومة متنقلة للمراقبة وتعقب وتحديد مواقع مصادر الاشارات الراديوية
 التاريخ :  12/1/2021 8:17:13 PM  , تصنيف الخبـر  كلية الهندسة
Share |

 كتـب بواسطـة  اعلام كلية الهندسة  
 عدد المشاهدات  379

 

تصميم وتنفيذ الحوسبة السحابية وانترنت الأشياء لمنظومة متنقلة 
للمراقبة وتعقب وتحديد مواقع مصادر الاشارات الراديوية
 
 
تم مناقشة ألأطروحة المقدمة الى كلية الهندسة جامعة بابل كجزء من متطلبات نيل درجة دكتوراه فلسفة في هندسة الإلكترونيــك والاتصالات من قبل علي نجم عبد الله العسكـري  و حملت العنوان الموسوم  :
 
 تصميم وتنفيذ الحوسبة السحابية وانترنت الأشياء لمنظومة متنقلة للمراقبة وتعقب وتحديد مواقع مصادر الاشارات الراديوية 
Design and Implementation of Cloud Computing and Internet of Things Based Smart Signal Tracking System
وتضمنت لجنة المناقشة كل من :
 أ.د. سميـر جاسـم محمد - كلية الهندسة /جامعة بابل (رئيساً).- أ.د. ايهاب عبد الرزاق حسين - كلية الهندسة /جامعة بابل (عضواً).- أ.د. عضيد حسن سلومي - كلية الهندسة /الجامعة المستنصرية (عضواً).- أ.د. سنان ماجد عبد الستار – قسم الكهرباء /الجامعة التكنولوجية (عضواً).- أ.د. سعد سفاح حسون - كلية الهندسة /جامعة بابل (عضواً).- أ.د. ليث علي عبد الرحيم - كلية الهندسة /جامعة بابل (عضواً ومشرفاً).
  
وجاء بالاطروحة :
العالم على أعتاب حقبة من الابتكارات والتقدم العلمي والتكنولوجي الغير مسبوق في مجال أنظمة الاتصالات الحديثة. ويأتي هذا من خلال تطوير معدات وأجهزة خاصة لمعالجة المشاكل والهجمات وكل الاسباب التي قد تؤدي الى الاضرار بهذه الانظمة. تعد تقنية تتبع إشارات الترددات الراديوية ((RFST من التقنيات المهمة والتي تعتبر كأداة لمراقبة وتقب إشارات الترددات اللاسلكية، لذا تم اقتراح نظام تتبع إشارات الترددات الراديوية يعمل بتقنية الحوسبة السحابية
 (Cloud Computing-RFST) بحيث يتم من خلاله مراقبة استخدام طيف الترددات الراديوية إلى فحوصات بيئة الراديويه من أجل المسح بحثًا عن اماكن مصادر الراديوية الغير مرخصة.ان نظام تتبع إشارات الترددات الراديوية المستندة على الحوسبة السحابية هو عبارة عن شبكة من الحواسيب وعقد مراقبة المصادر الراديوية (RF Sensor Nodes) المحمولة على المركبات متجولة ومتصلة مع مركز العمليات عبر الحوسبة السحابية، بحيث يعمل على مراقبة الطيف الترددي ومقاطعة زوايا الوصول ((DOA باستخدام عملية التثليث (Triangulation) لحساب موقع المصدر الراديوي.تتناول هذه الرسالة قسمين رئيسيين: الأول هو محاكاة عمل النظام المقترح، والثاني هو التنفيذ العملي للنظام من مكونات الأجهزة والبرامج للنظام المقترح.  يقدم جزء المحاكاة الذي تم تنفيذه بواسطة برنامج ماتلاب طرقًا مختلفة مثل محاكة عمل ثمان طرق من خوارزميات التي هي Beamscan , MVDR , MEM , MUSIC , ESPRIT ,
 Beamspace-ESPRIT , ROOT-MUSIC , ROOT-WSF التي تستخدم لحساب زاوية الوصول وعمل هذه الخوارزميات مع ثلاثة اشكال المصفوفات الهوائيات التي هي خطية ومربعة ودائرية، لاستخلاص ادق زاوية وصول من كل عقد المراقبة بحيث تكون عملية التعقب بأفضل دقة، وكذلك تصميم تقنيات مختلفة من نظام تتبع الإشارات الراديوية الموزع جغرافيًا لاستخلاص إحداثيات المصادر اللاسلكية يعمل بتردد MHz990 وعلى مساحة تعقب تصل الى 5 كيلو متر مربع، اما بالنسبة لجانب العملي فهو يشمل مكونات الأجهزة والبرامج المحمولة على المركبة او الموجودة في مركز العمليات. تحتوي المركبة على حاسوب صغير (Raspberry Pi3) مع جهازي الراديو المعرّف برمجيا، أحدها يعمل مع مصفوفة مكونة أربعة هوائيات ويستخدم لحساب زاوية الوصول، والآخر لمراقبة طيف الترددات الراديوية.  يحتوي مركز العمليات على جهاز لمراقبة طيف الترددات الراديوية وبرنامج واجهة المستخدم الرسومية المصممة بواسطة برنامج ماتلاب، والتي ترتبط بالحوسبة السحابية المصممة بواسطة (Visual Studio).تعمل هذه الأجزاء معًا للحصول على الأهداف الأساسية للنظام بما في ذلك المراقبة الدورية أو الدائمة في الوقت الحقيقي للإشارات اللاسلكية في نطاق الترددات يبدا منMHz 25 الى 1.75 GHz، والتعقب الفعال والرصد الدقيق لمصادر الراديوية. يبدا عمل هذا النظام من مركز العمليات الذي يقوم بعرض جميع جولات التعقب لمصادر راديو محددة من خلال ارسال المركبات الميدانية الخاصة بالتعقب مجموعة من البيانات لجولة التعقب التي تتم مشاركتها عبر الحوسبة السحابية. يمتلك مركز العمليات أجهزة مراقبة حالة طيف الترددي المرتبطة مع واجهة المستخدم لقياس الاشارات الكهرومغناطيسية الميدانية، ويتم تحديث البيانات بشكل مستمر مع مركز العمليات لغرض التزامن مع جولات التعقب الأخيرة لترددات الراديوية محددة. ويقوم لمشغل في المركبة بضبط معاملات التشغيل لجهاز تحديد وتتبع زوايا الوصول ومشاركتها عبر الحوسبة السحابية بحيث يمكن لمركز العمليات تحديد موقع مصدر التردد اللاسلكي باستخدام مبدئ التثليث بناءً على جولات التعقب وتحديد زوايا الوصول من مواقع مختلفة.تظهر النتائج المستحصلة من المحاكاة الخوارزميات ان أفضل دقة لتحديد زاوية الوصول يمكن الحصول عليها من خوارزمية ROOT-MUSIC وROOT-WSF مع مصفوفة الهوائيات الخطية وROOT-MUSIC مع مصفوفة الهوائيات الدائرية، كما تم اختبار تصميم نظام التعقب في حالة استخدام عقدة مراقبة واحدة واستخدام عدد من عقد المراقبة واظهرت النتائج ان استخدام أربع عقد مراقبة يعطى حساب موقع المصدر بمقدار مسافة خطا تصل الى 6 متر عن موقع الحقيقي بمساحة 5 كيلو متر مربع. تم تنفيذ المنظومة عمليا ومع استخدام خوارزمية MUSIC واظهرت النتائج المستحصلة لنظام الذي تم تجريبه لكثير من الحالات المختلفة بان مسافة خطا تصل الى 10 متر عن الموقع الحقيقي لمصدر.
 

  
       ///  وفاء هاشم الحسيني  ///