[发明专利]一种多移动汇聚节点定位辅助的水下传感器网络路由方法

说明书

本发明涉及一种适用于水下动态自组织网络的多移动汇聚节点定位辅助的水下传感器网络路由方法。本发明包括全局定位阶段、动态数据树形成阶段、发送预判阶段。本发明将改进的边界定位使用到水下路由策略中，并采用局部方位树模型进行路由结构划分，可以有效减少能量的消耗，避免由于传输距离过长而过高的消耗能量；发送预判模型可以有效的使数据向目的节点有向传输，寻求一条树间节能路径。网络结构的周期性刷新可以保证网络结构不会因为节点的移动变化导致数据传输率的降低，这样不但可以降低的数据传输时产生的能量消耗，同时也减少了传输延迟，提高了数据传输效率。

技术领域

本发明涉及一种适用于水下动态自组织网络的多移动汇聚节点定位辅助的水下传感器网络路由方法。

背景技术

与传统无线网络不同，水下无线传感器网络的能量、内存及带宽等资源有限，且往往运行环境特殊，节点电量不被补充，因而尽可能的延长网络生命周期成为网络设计的核心要素。海洋立体网络监测结构中大多采用水下机器人、水下滑翔机、水下普通节点以及水面基站等多种设备配合协调运作，异构的水下设备网络中，多个普通节点和多个移动汇聚节点通信可看作多源节点和多目的节点进行数据传输的通信情景。一些研究者针对水下无线传感器网络传输率低、延迟大、可靠性差、能量利用率低等特点，为水下无线传感器网络设计了一些路由方法。

近年来，随着节点定位技术的发展，基于地理位置的路由协议在减小网络能耗、提高路由查找效率等方面凸显优势，结合节点地理位置信息设计能量有效的无线传感器网络路由协议具有重要意义。陆上无线传感器定位路由策略GEAR、GEM等都具有局限性，不能直接应用于水下。目前国内外大多数的专利中，关于适用于水下环境中多个移动的汇聚节点收集数据的路由策略较少，仅有的少数基于定位的水下路由大都以精确的地理位置为已知条件，并没有完全将定位与网络的路由过程充分结合，也未考虑到实际水下无线传感器网络的特殊要求，缺少自组织性。像苑慧娴、刘广钟的水声传感器网络路由协议中，基于定位的水声传感器网络由于具备确认各传感器地理位置的优势，因此分簇过程，将各个传感器节点的地理位置发送给基站，基站将各个传感器节点按地理位置划分成不同的簇，再将分簇结果返回给传感器节点，但算法依赖于基站，并且在数据传输中并为充分利用位置信息，牺牲了网络传输效率，不利于水下自适应要求较高的网络环境。

本发明不依赖水上基站的辅助来定位和划分簇头，采用模糊定位来获得全局空间构型，并且传感器节点自定义树根节点，无需等待基站划分来提高网络的自组织性，定位信息不仅用在网络结构划分，而且用在数据树形成和数据传输过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网络中节点个数控制在100个以内，在提高数据传输率的同时减少能量的消耗的适用于自组织的多移动汇聚节点定位辅助的水下传感器网络路由方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括全局定位阶段、动态数据树形成阶段、发送预判阶段：

(1)全局定位阶段：

1.1)由目的节点作为启动节点，目的节点在小范围内移动，发送多个定位启动信息，包含启动节点标识、位置信息、跳数值，每一个收到定位启动信息的传感器节点将自己跳数值加1后转发，同一个启动节点的信息只转发2次，从每个网络节点得到距该启动节点的最小距跳数，邻居节点交换到启动节点的跳数，如果一个节点在两跳邻居范围内跳数最大，则标定自己为边界节点；