[发明专利]基于可视路径及加强评估判据的定向扩散协议

权利要求书

1.一种基于可视路径及加强评估判据的定向扩散协议，其特征在于：在兴趣扩散阶段获取节点位置，最大、最小跳数，以及节点剩余能量信息；在数据探测阶段，基于可视的转发路径和某个预测跳数进行数据探测；在路径加强阶段，将节点剩余能量、能量阈值、传输路径长度等参数作为路径选择的依据，通过加强评估判据选择一条“最优”路径进行加强，之后的数据将沿着该路径进行传输。

2.如权利要求1所述的基于可视路径及加强评估判据的定向扩散协议，其特征在于：

定向扩散路由协议中，引入源节点到达汇聚节点的预测跳数公式：

HOP(H_max,H_min)＝μH_max+(1-μ)H_min     (1)

式中：H_min和H_max分别表示源节点到汇聚节点的最小和最大跳数值；μ取值范围为0～1；只有邻居节点距离Sink的最小跳数小于该预测跳数时，才可以作为有效的下一跳节点。

3.如权利要求1所述的基于可视路径及加强评估判据的定向扩散协议，其特征在于：

汇聚节点位置坐标为(x_d,y_d)，任意转发节点F位置坐标为(x_f,y_f)，对于转发节点的任意邻居节点X位置坐标为(x,y)，转发角度∠SFX为θ，可视范围ψ；设源节点将数据转发到它的邻居节点F，此时F将根据它的可视范围找到其邻居节点X，通过X将数据进一步转发；

根据各点的坐标值首先得到各边的长度，然后计算出转发角度θ：

θ=arccos((xf-x)2+(yf-y)2+(xd-xf)2+(yd-yf)2-(xd-x)2-(yd-y)22(xf-x)2+(yf-y)2(xd-xf)2+(yd-yf)2)---(2)]]>

若由该节点构成的转发角度θ≤ψ/2，则该节点就可以作为有效的下一跳转发节点，那么由F-X-…就构成了F的一个可视的转发路径；可视范围ψ默认值为π/2，实际应用中可以根据不同的需求，来改变其值。

4.如权利要求1所述的基于可视路径及加强评估判据的定向扩散协议，其特征在于：

路径加强阶段，当前节点通过获取其所有有效的邻居节点中的加强评估判据的值来判断下一跳的哪个节点被加强；

设(x_s,y_s)为Source节点的坐标，(x,y)表示下一跳节点X的坐标，(x_f,y_f)表示当前节点F坐标，用L(X)表示传输距离对数据转发能耗的影响因素；则设：

L(X)=(xf-x)2+(yf-y)2(xf-xs)2+(yf-ds)2---(3)]]>

L(X)的值越大，说明节点X距离Source节点越近，当进行数据传输时，所消耗的能量越小；同时，数据探测阶段的可视转发路径限制了节点X必定在Source-Sink的“正确”路径上；令：

其中E_residual表示下一跳节点的剩余能量，E_average表示当前节点所有邻居节点的平均剩余能量，表示能量阈值，初值设置为原始能量的1/32；当下一跳节点能量无限接近阈值时，接近于0，从而等式右边第一项接近于0；

设当前节点下一跳的有效邻居节点加强评估判据为P，则定义：

P＝αE(X)+βL(X)      (5)

其中α,β为权值，且α+β＝1，用来调节节点剩余能量因素及传输距离影响因素各自的比例，实际应用中可根据不同的需求，来改变α,β的值；此外，为防止节点能量低于阈值时仍然被选作数据传输，还需对每个节点的加强评估判据P设定一个最小值，大小为等式右边第二项的值L(X)；当该节点P<L(X)时，置其P＝0；若所有邻居节点的P<L(X)时，告知源节点增大可视范围ψ和跳数比例系数μ，同时重新发起探测数据分组转发的过程，以增大分组扩散范围；结合式(3)、(4)、(5)可以看出，评估判据综合考虑了节点剩余能量、能量阈值、邻居节点的平均剩余能量及节点间传输距离；当路径加强时，选择评估值最高的节点进行加强，这样可以尽量使得邻居节点中能量较高且通信能耗较小的节点被当选为下一跳节点。