Нечіткі модулі компонентів бездротових сенсорних мереж

Анотація

У статті розглядається проблема моделювання компонентів бездротових сенсорних мереж, що функціонують в умовах невизначеності та впливу зовнішніх факторів. Актуальність дослідження зумовлена зростаючою потребою у надійних та автономних системах моніторингу й керування в промисловому середовищі, особливо за умов, коли дротовий зв’язок є неможливим або нестабільним. Класичні моделі зі строго визначеними вхідними параметрами не здатні адекватно відображати динаміку та непередбачуваність поведінки сенсорних вузлів і каналів зв’язку, що обмежує точність оцінки їх працездатності та ускладнює проєктування надійних систем. Метою цього дослідження є розробка формалізованого підходу до опису поведінки бездротових сенсорних мереж в умовах невизначеності з використанням апарату нечіткої логіки та семантичного представлення. Запропоноване рішення ґрунтується на узагальненій моделювальній схемі, що базується на теорії нечітких множин і дозволяє опрацьовувати як чіткі, так і нечіткі вхідні та вихідні змінні. Представлено два універсальні варіанти формулювання моделей: один описує взаємозв’язки виключно між нечіткими параметрами, інший – пов’язує чіткі вхідні значення з нечіткими виходами. Такі моделі слугують гнучкою основою для представлення типових процесів у бездротових сенсорних мереж, де параметри часто є лише частково відомими, якісно оціненими або описаними лінгвістично. Змінні відображаються в ортогональному семантичному просторі, що дозволяє використовувати функції належності для подальшого логічного виведення та інтеграції в онтологічні структури. Попри те, що детальні структурні моделі сенсорних вузлів та каналів зв’язку не включено до цієї версії роботи та будуть представлені в окремому подальшому дослідженні, представлена методологія створює концептуальну основу для їх розробки. Наукова новизна полягає у створенні уніфікованого підходу до нечіткого моделювання, який підтримує як абстрактне, так і даноорієнтоване представлення невизначеності в бездротових сенсорних мережах. Практична цінність полягає в можливості застосування запропонованого підходу під час проєктування адаптивних, контекстно-орієнтованих сенсорних мереж, здатних надійно функціонувати в умовах підвищеної складності та обмежених ресурсів. Запропоновані моделі забезпечують підвищену гнучкість, семантичну інтерпретованість і точність у відображенні реальних умов експлуатації.