[发明专利]一种通过水下通信潜标节点进行报文中继转发的方法

说明书

本发明涉及水声网络通信技术领域，具体涉及一种通过水下通信潜标节点进行报文中继转发方法，该方法包括：控制指挥船向水下目的地址发送报文，报文的前端包含引导信息，根据引导信息并结合设置的潜标与指挥船之间以及潜标与潜标之间距离的阈值，在接收到报文的潜标中选取需要进行中继转发的潜标集合；根据设置的两个潜标相对于指挥船方位角之间的夹角阈值计算潜标集合中每个潜标进行中继转发的时刻；根据计算的时刻信息，通过每个潜标在相应的时刻对报文进行转发，将报文传输到水下目的地址。本发明使水声通信网络系统在保持通信网络系统具有较大覆盖面积、降低通信网络系统能耗、提高水下目的地址接收报文的时效性3个方面，能获得相对较优解。

技术领域

本发明属于水声网络通信技术领域，具体涉及一种通过水下通信潜标节点进行报文中继转发的方法。

背景技术

鉴于海洋军事、海洋开发和海洋学研究等对水下数据传输的广泛需求，世界主要发达国家目前都在大力发展基于水声通信的水下数据传输技术和水声信息组网技术。水声通信信号经过远距离水声信道传输，由于通信信号的多途、频散、畸变与衰减十分严重，制约了通信距离增大。在现有的通信能力基础上，为了增大通信距离，在水下不同位置布放多个潜标构成水下通信网络节点，以实现通信报文的中继转发，具有广泛的应用前景。

由于各个潜标储能有限，而且为潜标更换一次电池组代价很高，因此，在水下中继通信时，合理设计通信报文中继转发方法尤为重要。此外，潜标进行中继通信时，需要合理给出各潜标中继转发时刻信息，既要避免中继转发报文之间相互干扰，降低水下目的地址进行通信译码的可靠性，又要避免中继延迟时间过长，降低水下目的地址接收报文的时效性。

在水声网络通信中，设计一套有效地网络节点之间报文中继转发方法，在保持通信网络系统具有较大覆盖面积、降低通信网络系统能耗、提高水下目的地址接收报文的时效性3个方面都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种水声通信网络系统中各节点中继转发方法，使得水声通信网络系统在增大通信距离、降低通信网络系统能耗、提高水下目的地址接收报文的时效性3个方面，获得综合最优解。

本发明提出了一种通过水下通信潜标节点进行报文中继转发的方法，该方法包括：

步骤1)控制指挥船向水下目的地址发送报文，报文的前端包含引导信息，水下的多个潜标均接收报文；

步骤2)根据引导信息并结合设置的潜标与指挥船之间以及潜标与潜标之间距离的阈值，在接收到报文的潜标中选取需要进行中继转发的潜标集合；

步骤3)根据设置的夹角阈值计算潜标集合中每个潜标进行中继转发的时刻信息；所述夹角为两个潜标相对于指挥船方位角之间的夹角；

步骤4)根据计算的时刻信息，通过每个潜标在相应的时刻对报文进行转发，将报文传输到水下目的地址。

作为上述技术方案的改进之一，所述步骤1)，具体包括：

步骤1-1)令指挥船在时刻t_0,M向水下目的地址发送编号为M的报文，报文的前端包含引导信息，所述引导信息包括：指挥船发报位置信息和报文编号信息；

步骤1-2)根据指挥船发报位置信息获得接收到M号报文的N个潜标与指挥船之间的距离d_i,M，i＝1、2、……、N，i为潜标编号，且满足d_1,M≤d_2,M≤…≤d_N,M；

步骤1-3)将各潜标当前接收到的M号报文与自己报文队列中各报文进行比较，如果有相同编号报文，则丢弃当前接收到的报文；如果没有相同编号报文，将当前接收到的M号报文加入报文队列中；在报文队列中，待发送的报文标记为0，已经发送的报文标记为1，不需要发送的报文标记为2。

作为上述技术方案的改进之一，所述步骤2)中选取需要进行中继转发的潜标集合，包括：