[发明专利]一种交通信号控制器自组网的路由节点布局方法

说明书

本发明公开了一种交通信号控制器自组网的路由节点布局方法，本发明的交通信号控制器自组网的路由节点布局方法针对交通信号控制的特点，提出了一种交通信号控制器自组网的路由节点布局方法，本发明以路由节点数量最少为目标，确定各路由节点的位置，保证所有终端节点都被路由节点覆盖，实现网络中任意两个节点都能相互通信，应用本发明方法，可快速实现路由节点的低成本布局。

技术领域

本发明属于智能交通自组网技术领域，具体涉及一种交通信号控制器自组网的路由节点布局方法。

背景技术

交通信号控制器自组网中，控制器主要负责对信号灯、可变标志和传感器设备进行控制和管理，同时具有通信、采集等功能。控制器与控制器、控制器与协调器之间的通信需要通过ZigBee网络进行。为了实现控制器与控制器、控制器与控制中心之间相互通信，保证本地交通的实时优化控制，在自组网中需要加入三种类型的节点，分别为协调器节点、路由节点和终端节点。

(1)协调器节点——即网关，负责组织建立、管理网络，汇聚各个交叉口的数据，并可以通过串口与PC机通信。同时，也可以通过3G或4G网络与控制中心进行通信。

(2)路由节点——负责连接整个网络，实现数据的转发，实现本地控制器与临近控制器之间的“多跳”数据传输等。

(3)终端节点——负责目标控制和数据采集等，一般将其嵌入终端设备中，本发明将终端节点嵌入在控制器中。

交通信号控制器自组网系统的体系结构如图1所示。

节点布局是自组网中最基本的问题，它反应了网络所能提供的服务范围和服务质量，一个好的网络应该在满足需求的同时，尽可能的覆盖更广的范围，提供好的服务质量，减少布局成本。一般研究的组网中包含有三种节点，这三种节点中由于控制器必须安置在各个交叉口，其位置是固定的，不能受到干预，因此终端节点的布局不在研究范围。而协调器节点因为要与控制中心进行通信，其位置的确定与网络运营商的基站位置等有关，因此协调器节点的位置一般也是已知的。综上所述，本发明所研究的节点布局指的是在已知终端节点和协调器节点位置的基础上，对路由节点的布局，使得控制器与控制器、控制器与控制中心能够进行相互通信。因此，如何布局路由节点，使用最少数目的路由节点覆盖最多的终端节点，同时确保各节点之间的连通，是交通信号控制器自组网中的关键问题，现有技术中还不能得到很好的解决。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的所要解决的技术问题在于提供一种交通信号控制器自组网的路由节点布局方法，以路由节点数量最少为目标，确定各路由节点的位置，保证所有终端节点都被路由节点覆盖，实现网络中任意两个节点都能相互通信，快速实现路由节点的低成本布局。

为了解决上述技术问题，本发明可以通过以下技术措施实现：一种交通信号控制器自组网的路由节点布局方法，包括以下步骤：

1)建立数学模型：

1-1)平面上终端节点集合EP＝{EP₁,EP₂,...,EP_n}，EP_i的坐标为(x_i,y_i)，通信半径为r，i＝1,2,...,n；对任意的两个终端节点EP_i和EP_j，必须通过路由节点进行通信，i,j＝1,2,...,n，i≠j；

1-2)平面上有一个协调器节点CN，坐标为(x,y)，通信半径为R，其中R≥r，协调器节点同时设为路由节点；RN_i