[发明专利]一种滑翔机辅助的失效链路修复方法

说明书

本发明涉及一种滑翔机辅助的失效链路修复方法，包括：簇头节点负责收集和处理簇内所有簇成员以及滑翔机发来的数据包，将数据发送给水面汇聚节点，簇头的路由表应当保存有该区域内所有的路由信息，其中每个传感器节点到达的路由是按照最短路径进行寻路，该区域的滑翔机会周期性的靠近簇头节点并将收集的环境数据转发给簇头，同时簇头会将整个簇成员间的链路中断信息传给滑翔机，以便某链路失效时可以由滑翔机及时进行修复；当收到簇头对滑翔机发出链路修复命令时，采用相应的滑翔机辅助失效链路修复路径优化算法以便滑翔机根据收到的失效链路的位置以及滑翔机本身的位置，结合滑翔机的运动特性计算最优目的地，进而完成链路恢复。

技术领域

本发明涉及水下声学通信技术领域，具体的讲是一种滑翔机辅助链路修复的路径优化方法。

背景技术

随着海洋的开发，水下传感器网络越来越多的被应用在商业领域、环境保护领域以及军事领域，比如：海洋数据收集、环境污染检测、海岸线开发、灾害的防治、辅助导航以及军事侦察等方面。然而，对于一些对精度要求较高的研究领域以及对监测实时性要求较高的军事领域等，当前的远程遥感技术以及当地感知技术并不能满足要求。因此，在需要监测的水体中布放能够利用水声通信的传感器节点的水声传感器网络应运而生。然而，复杂的水声通信环境具有带宽有限、高延迟、高误码率以及节点动态变化的特性。这些特性使得设计网络时出现很多问题。

网络中的静态节点虽然被缆线固定于水底，但是由于水流等外力因素的影响，静态节点的位置也会产生一定的扰动。相比较于不被固定的节点来说，锚定节点受到水流影响相对较小，其位置改变区域为一个球冠状曲面，其也会随着时间推移、水流的变化移动到原来位置。节点位置的改变会直接影响水声链路的质量，此外水声链路的质量也会受到海面起伏的影响，因此不同的海面波动会使得信号传播路径不同。这些时变因素会使得链路质量暂时下降，严重者将导致通信链路中断、网络连通性下降。如若等待链路环境自己回归原来的状态，势必会造成较长时间的链路中断，产生较大的传输时延及网络资源的浪费。

考虑到UASNs中数据采集任务是由静态节点和移动节点共同完成，因此如果借用执行数据采集任务的水下航行器辅助失效链路的修复工作，就会实现灵活、高效的网络拓扑维护。而水下滑翔机作为一种具有独特驱动模式的新型的监测设备，较AUV有着耗能低、航程远、低噪声和低成本的优点，被应用在很多的深远海中长时序、大范围、三维连续海洋环境参数收集任务。因此，对于实时性要求不高的网络来说，可以在水下滑翔机进行数据采集任务基础上，辅助网络进行失效链路的修复。

因此就需要利用可移动的水下滑翔机进行链路修复。滑翔机通过确定需要修复的链路位置结合自身的运动特性，进行链路修复，使网络恢复连通性。

发明内容

为了改善能够及时修复中断链路从而恢复网络连通性提高网络可靠性，本发明提供一种滑翔机辅助链路修复的路径优化方法，使得滑翔机在进行数据收集工作的同时能够辅助网络的中断链路进行修复。技术方案如下：

一种滑翔机辅助的失效链路修复方法，包括下列步骤：

步骤一：中断链路的发现过程：簇头节点负责收集和处理簇内所有簇成员以及滑翔机发来的数据包，将数据发送给水面汇聚节点，簇头的路由表应当保存有该区域内所有的路由信息，其中每个传感器节点到达的路由是按照最短路径进行寻路，水下节点在没有数据需要接收和发送时，自动从活动状态进入休眠状态，该区域的滑翔机会周期性的靠近簇头节点并将收集的环境数据转发给簇头，同时簇头会将整个簇成员间的链路中断信息传给滑翔机，以便某链路失效时可以由滑翔机及时进行修复；

步骤二：当收到簇头对滑翔机发出链路修复命令时，采用相应的滑翔机辅助失效链路修复路径优化算法以便滑翔机根据收到的失效链路的位置以及滑翔机本身的位置，结合滑翔机的运动特性计算最优目的地，进而完成链路恢复，方法如下：