تصميم وتنفيذ بروتوكول توجيه لشبكات المركبات الجوية غير المأهولة لدعم إدارة الكوارث

الباحث

زهراء طارق محمد ذياب

المشرف

صلاح عبدالغني العبادي

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية الهندسة / هندسة الحاسوب

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

إنجليزي

الكلمات المفتاحية

UAV networks ; Routing protocol ; Disaster management ; FANET

diy محسنة ومتقدمة تُسهل كل احتياجات الناس وتوفر متطلباتهم كالمدن الذكية والبنى الفطنة هو Atle له التقنيات الحديثة بكل مجالاتها واصبحت من اهم اهداف الباحثين في السنوات الاخيرة ,الا ان الحفاظ على حياة الناس وحمايتهم واغاثتهم وحماية ممتلكاتهم في الحالات الحرجة هو اهم ما يجب ان يتوفر ويتحقق في كل بيئة, ولكون انه لا يمكن القضاء عليها لذا يتوجب الكشف المبكر عنها والحد من تاثيرها ومعالجة مراحلها وهي التاهب والاستجابة والاستعادة. بعد مراجعة وتحليل ومقارنة دقيقة للتقنيات الكفوءة في ادارة البيئات, تم اقتراح نظام يستخدم اكثر التقنيات فعالية يعمل على الكشف عن وجود Gall وهوالاكثر تاثيرا وقد يرافق اغلب الكواث لمرحلة التاهب ثم الكشف عن المصابين عن طريق الكشف عن وجود الدم في مراحل الاستجابة والاستعادة .تعمل خوارزمية الكشف المقترحة dalled الصور على مبدا التدرج اللوني وكشف الحواف لتدرجات متعددة للون الاحمر للدم وتدرج اللون الاصفر الى البرتقالى ثم الاحمر للنار وتم تطبيقها على عدة حالات وظروف بيئية مختلفة باستخدام MATLAB وحققت نسبة نجاح 9,098.3, ولاستجابة ومعالجة سريعة تم تنفيذ معمارية الخوارزمية المقترحة على البيئة المادية FPGA Vertix2P باستخدام AccelDSPul لاشارة الفيديوية بدقة 720x128 ثم تنفيذ بنية التصميم عالية المستوى باستخدام System Generator وكان استغلال التنفيذ الكلي للرقاقة %26 وبتردد 64.381 ميكا هرتز وبذلك كانت المعالجة الفيدوية 69.86 Ub! بالثانية وهو ما يجعله نظام بالزمن الحقيقي, للحصول على كشف اكثر كفاءة تم اضافة اربعة متحسسات لتعزيز كشف الكارثة وثلاثة لدعم كشف الناجين باستخدام Arduino Uno! لتصميم نظام اولي حقيقي يعمل بالبيئة الحقيقية في حين تم استخدام Raspberry Pid! كوحدة معالجة للخوازمية المنفذة اعلاه واظهر التنفيذ الفديوي الفعلي نجاح النظام المقترح حيث يظهر النتائج كل نصف ثانية. لتغطية كاملة وامنة وفعالة لاي منطقة تم تضمين النظام اعلاه على الطائرات بدون طيار وهي اكثر التقنيات فعالية لادارة البيئات ليشكل نموذج العقدة التي يتم نشر سرب منها في المنطقة. تم استخدام بروتوكول التوجيه الموقعي GPSR لتوجيه الحزم لبيانات المعالج والمتحسسات في العقدة الى المقصد. لاختيار معاملات الشبكة تضمن توجيه ناجح وكفوء في مرحلة التاهب, تم دراسة تاثير الطبيعة المعمارية على اداء الشبكة بتطبيقها على سيناريوهات تمثل غالبية البنى التحتية والمناطق حول العالم, وكانت المنطقة الدائرية ذات معايير شبكة الاعلى بينما الجسر هو الاقل معابيرا. لادارة بيئة او كارثة بشكل اكثر فعالية تم اقتراح بروتوكول التوجيه GPSR-DM الذي يعمل مسح للمسار وبروتوكول I-GPSR- DM الذي يرسل الحزم ذات معلومات مهمة وكانت نسبة التحسين مقارنة بالبروتوكول 5 هي كالتالي زيادة نسبة ارسال الحزم co) )139.93%( )154.54%( ونقصان كل من فقدان الحزم الى )73.51%( )81.18%( والتاخير الكلي )66.72%( )71.27%( والقدرة المستهلكة )79.72%( (85.790) اما الانتاجية )40.78%( )54.61%( على التوالي 10000 جولة اضافة الى الزيادة الكبيرة بعمر الشبكة. وللتغلب على اختلاف تضاريس المنطقة والوصول الى طوابق البنايات ادت الى موائمة ارتفاع البيئة ثلاثية الابعادعلى البروتوكول اعلاه بالبروتوكولات المقترحة 3D-GPSR و 3D-GPSR-DM و-آ310 GPSR-DM , انخفضت مقاييس البروتوكولات ثلاثية الأبعاد بنسبة تقترب من 1/ فقط رغم انها زادت المساحة الإجمالية ووفرت تغطية شاملة. تم تطبيق البروتوكولات المقترحة بنجاح على حرم جامعة الموصل ومحيطها من أجل الحصول على حرم لجامعة الموصل آمن وسهل الإدارة وذكي. إقرار المشرف ol agai إعداد هذه الرسالة الموسومة ب " تصميم وتنفيذ بروتوكول توجيه لشبكات المركبات الجوبة غير المأهولة لدعم ادارة الكوارث" جرى تحت إشرافي في جامعة الموصل/كلية الهندسة وهي جزء من متطلبات نيل شهادة الدكتوراه في هندسة الحاسوب. التوقيع: الاسم : ا.م.د. صلاح عبدالغني العبادي التاريخ: / /2023 إقرار المقوم اللغوي أشهد بأن هذه الرسالة الموسومة ب " تصميم وتنفيذ بروتوكول توجيه لشبكات المركبات الجوبة غير المأهولة لدعم ادارة الكوارث" تمت مراجعتها من الناحية اللغوية وتصحيح ما ورد فيها من أخطاء لغوية وتعبيرية وبذلك أصبحت الرسالة مؤهلة للمناقشة بقدر تعلق الأمر بسلامة الأسلوب وصحة التعبير. التوقيع: الاسم : د. لقمان عبدالكريم ناصر التاريخ: / /2023 إقرار رئيس لجنة الدراسات العليا sly على التوصيات المُقدمة من قبل المشرف والمقوم اللغوي أرشح هذه الرسالة للمناقشة. التوقيع: الاسم: أ.د. احمد مامون فاضل الكبابجي التاريخ: / /2023 بناء على التوصيات التي تقدم بها المشرف والمقوم اللغوي ورئيس لجنة الدراسات العليا أرشح هذه الرسالة للمناقشة. التوقيع: الاسم: أ.د. احمد مامون فاضل الكبابجي التاريخ: / /2023 قرار لجنة المناقشة نشهد بأننا أعضاء لجنة التقويم و المناقشة قد أطلعنا على هذه الاطروحة وناقشنا الطالب (زهراء طارق محمد) في محتوياتها وفيما له علاقة بها بتاريخ 11 / 5 / 2023 ، و إنها جديرة لنيل شهادة الدكتوراه في اختصاص هندسة الحاسوب. التوقيع: 1 التوقيع: ١ عضو اللجنة: أ.د. احمد مأمون فاضل عضو اللجنة: أ.م.د. عبدالستار محمد خضر (رئيساً) (عضوا) التاريخ: 11 / 5 /2023 التاريخ: 11 / 5 / 2023 ١ التوقيع: eS sil عضو اللجنة: أ.م.د. أحلام فاضل محمود عضو اللجنة: أ.م.د. سعد زغلول سعيد (عضوا) (عضوا) التاريخ: 11 / 2023/5 التاريخ: 11 / 2023/5 التوقيع: ١ عضو اللجنة: أ.م.د. ميادة فارس غانم (عضوا) التاريخ: 11 / 2023/5 التوقيع: ١ , عضو اللجنة: أ.م.د. صلاح عبدالغني العبادي (مشرفا) التاريخ: 11 / 2023/5 قرار مجلس الكلية أجتمع مجلس كلية الهندسة بجلسته ( ) المنعقدة في |[ وقرر الاتي: يوصي المجلس بمنح شهادة دكتوراه فلسفة في هندسة الحاسوب. مقرر مجلس الكلية عميد كلية الهندسة عمر تراث توفيق أ.د. عبدالرحيم ابراهيم جاسم التوقيع: التوقيع: التاريخ: / /2023 التاريخ: / /2023

An improved and advanced environment able to facilitate all people's needs and provide their requirements is what technologies have harnessed in all fields and become one of the most important targets of researchers, However, preserving, protecting, and rescuing people and saving their properties in critical situations is what must be achieved. Since disasters cannot be eliminated, they must be early detected, limit their impact, and managed. After careful analysis and comparison of efficient technologies in managing environments, a system was proposed to detect the fire that accompanies most disasters, then detect the injured in the response and recovery stages. The proposed detection algorithm works on the principle of edge detection for multiple gradations of the red color of blood and the yellow to orange then red for fire. It was applied to many different conditions in 120 images with a success rate of 98.3%. For a fast response and processing, the proposed algorithm architecture was implemented on FPGA-Vertix2P using AccelDSP for video signal with a resolution of 1280×720, and System Generator to implement the top-level design, the total chip utilization was 26%, at a frequency of 64.381 MHz, and the real-time video processing was 69.86 frames per second. For more efficient detection of the designed real prototype system, four sensors were added to enhance disaster detection and three for survivors using Arduino Uno, while the Raspberry Pi4 was used as a processing unit of the algorithm above that successfully shows results every half-second. For complete, safe, and effective coverage of any area, the above system has been included in Unmanned Aerial Vehicle, which is the most effective technique for managing environments, to form a node model from which a swarm is deployed in the region. The Greedy Perimeter Stateless Routing protocol is used to route node data packets of the processor and sensors to a destination. For network parameters that ensure successful and efficient routing, the impact of the region's architectural nature on network performance was studied using multiple scenarios that represent the majority of infrastructures around the world. The circular area had higher network metrics, while the bridge had the lowest. To manage an environment or disaster more effectively, the GPSR-DM routing protocol which scans the path, and the I-GPSR- DM protocol, which sends packets with important information were proposed. The percentage of improvement compared to the GPSR protocol increased the PDR by (139.93%) (154.54%) and decreased each PL by (73.51%) (81.18%), E2E delay (66.72%) (71.27%), energy consumption (79.72%) (85.7%), and throughput (40.78%) (54.61%), respectively with high network lifetime. Varying topography and reaching building floors led to adapting the effect of the three- dimensional environment altitude by the proposed protocols 3D-GPSR, 3D-GPSR-DM, and 3DI-GPSR-DM in which metrics have only been reduced nearly by 1% but increased the total area and provided comprehensive coverage. The proposed protocols were applied successfully on the campus of the University of Mosul and its surroundings toward obtaining a safe, manageable, and smart University of Mosul campus.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب