專利名稱：一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有位置輔助的移動自組網(wǎng)的路由方法，特別是一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法，屬于無線自組網(wǎng)路由技術領域。
背景技術：
傳統(tǒng)的移動自組網(wǎng)路由協(xié)議主要有DSR (動態(tài)源路由協(xié)議)、AODV (無線自組網(wǎng)按需距離矢量路由協(xié)議)、DSDV(目標序列距離矢量路由協(xié)議)等。由于路由發(fā)現(xiàn)的廣播特性以及路徑較長時，路由很容易失效，導致大量的路由開銷，因此它們的一個主要缺點是不適合中大規(guī)模、中高速運動的場合。因此人們提出許多基于位置的路由協(xié)議，用來解決傳統(tǒng)路由協(xié)議的不足?；谖恢玫穆酚蓞f(xié)議利用節(jié)點的位置信息來完成數(shù)據(jù)的轉發(fā)，不需要維持端到端的路由，不需要維持全部節(jié)點的信息，所以它具有很好的可擴展性和更好的性能。但現(xiàn)有的很多基于位置的路由協(xié)議，為獲得節(jié)點的位置，需要有一個服務器能提供所有節(jié)點的位置信息，維護的數(shù)據(jù)量很大，查詢時間長。為克服這些缺點，引入了導航定位信息，可以根據(jù)需要實時獲得本身節(jié)點的信息，然后根據(jù)自組網(wǎng)定位輔助動態(tài)路由算法進行路由。另外，移動自組織網(wǎng)絡在路由發(fā)現(xiàn)和路由過程中，會不停地向周圍發(fā)送無線電波， 但對于山區(qū)的移動自組織網(wǎng)絡，由于山區(qū)的地形特點，在有些時候會經(jīng)常發(fā)送一些無用的無線電波，這樣浪費了節(jié)點的電量，而續(xù)航時間對于移動自組織網(wǎng)是非常重要的，因此引入了導航定位信息和山區(qū)地圖信息相結合，在特定時刻進行定向發(fā)送無線電波，這樣極大的延長了節(jié)點的續(xù)航時間，這對于提高移動自組織網(wǎng)絡節(jié)點的可用性，以及整個移動自組織網(wǎng)絡的可用性是極其重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題就是提供一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法。它具有路由建立時間短，路由精確的特點，還可結合山區(qū)地圖信息，根據(jù)地形特點只進行定向無線電波發(fā)送，節(jié)省節(jié)點電量，提高移動自組織網(wǎng)絡的可用性。本發(fā)明的技術方案具體是這樣實現(xiàn)的基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法，包括如下步驟①.GPS (美國的全球定位系統(tǒng))RF (射頻)模塊接收來自導航衛(wèi)星的射頻信號，對其進行處理后把基帶信號輸出給GPS基帶模塊；②.GPS基帶模塊對導航基帶信號進行捕獲、跟蹤、解算處理后輸出PVT (位置速度時間)數(shù)據(jù)；③.自組網(wǎng)RF模塊接收來自其他周圍節(jié)點的射頻信號，對其進行處理后把自組網(wǎng)基帶信號輸出給自組網(wǎng)路由模塊，同時把來自自組網(wǎng)路由模塊的需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)射出去；④.自組網(wǎng)路由模塊對自組網(wǎng)基帶信號進行處理，得到自組網(wǎng)路由數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)輸出到存儲模塊，同時把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸出給自組網(wǎng)RF模塊；⑤.自組網(wǎng)路由模塊在MCU(微控制器)控制模塊的控制下，根據(jù)自組網(wǎng)路由數(shù)據(jù)和PVT數(shù)據(jù)，采用自組網(wǎng)定位輔助動態(tài)路由算法進行路由發(fā)現(xiàn)過程，之后建立路由拓撲，把拓撲中發(fā)現(xiàn)的各個節(jié)點的位置信息附加到路由表中，同時進行路由維護作為本技術方案的一種改進，在上述步驟②和③之間還可包括步驟a.存儲模塊中嵌入包含移動節(jié)點周圍地形信息的地圖數(shù)據(jù)；b. MCU控制模塊根據(jù)PVT數(shù)據(jù)及存儲模塊中的地圖數(shù)據(jù)，計算移動節(jié)點在不同方向上的坡度系數(shù)，并把坡度系數(shù)輸出到路由地圖中；c. MCU控制模塊根據(jù)路由地圖中的數(shù)據(jù)調整智能天線發(fā)射接收的方向和功率，關閉不具備通信條件的方向上的發(fā)射接收；作為本技術方案的另一種改進，在步驟c之后還包括步驟d.移動節(jié)點根據(jù)其移動速度決定定位和智能天線發(fā)射接收方向的重新計算時間間隔，如果計算結果已變化，就重新對智能天線的發(fā)射接收方向和功率進行調整控制如果沒有變化，則不進行調整控制e.路由表中維護路由的失效時間依據(jù)上面計算的時間間隔，如果路由表中維護的路由生存期超過了此時間間隔，那么此路由失效，在路由表中刪除此路由。本發(fā)明相比背景技術具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明是一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法，它具有路由建立時間短，路由精確的特點。2、本發(fā)明一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法在山區(qū)應用時，可結合山區(qū)地圖信息，根據(jù)地形特點只進行定向無線電波發(fā)送，節(jié)省節(jié)點電量，提高移動自組織網(wǎng)絡的可用性。


圖1是本發(fā)明所述的基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)路由的結構簡圖。圖1中，100為自組網(wǎng)RF模塊、101為自組網(wǎng)路由模塊；200為GPS RF模塊、201為 GPS基帶模塊、300為MCU控制模塊、400為LocalBUS總線、500為存儲模塊。圖2是本發(fā)明所述的基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)路由地圖的方向示意圖。圖3是本發(fā)明所述的基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)路由地圖數(shù)據(jù)的計算方法示意圖。圖4是本發(fā)明所述的基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)路由地圖示意圖。
具體實施例方式在下面的說明中，公知的功能或結構將不再詳細說明，以避免與本發(fā)明的內(nèi)容存在不必要的混淆。參照圖1，本發(fā)明實施例包括自組網(wǎng)RF模塊100、自組網(wǎng)路由模塊101、GPS RF模塊200、GPS基帶模塊201、MCU控制模塊300、LocalBUS總線400和存儲模塊500。圖1是本發(fā)明實施例的結構簡圖。本發(fā)明基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)路由中的自組網(wǎng)RF模塊100出入端2腳與自組網(wǎng)路由模塊101出入端1腳連接，GPS RF模塊200出端2腳與GPS基帶模塊201入端1腳連接，自組網(wǎng)RF模塊100出入端3腳、自組網(wǎng)路由模塊101出入端2腳、GPS RF模塊200出入端3腳、GPS基帶模塊201出入端2腳、MCU控制模塊300出入端1腳、存儲模塊 500出入端1腳分別與LocalBUS總線400連接，MCU控制模塊300通過LocalBUS總線對自組網(wǎng)RF模塊100、自組網(wǎng)路由模塊101、GPS RF模塊200、GPS基帶模塊201、存儲模塊500 進行控制。它是這樣工作的首先，GPS RF模塊接收來自導航衛(wèi)星的射頻信號，對其進行處理后把基帶信號輸出給GPS基帶模塊；GPS基帶模塊對導航基帶信號進行捕獲、跟蹤、解算等處理后輸出PVT 數(shù)據(jù)；存儲模塊中嵌入包含移動節(jié)點周圍地形信息的地圖數(shù)據(jù)；MCU控制模塊根據(jù)PVT 數(shù)據(jù)及存儲模塊中的地圖數(shù)據(jù)，計算移動節(jié)點在不同方向上的坡度系數(shù)，并把坡度系數(shù)輸出到路由地圖中；MCU控制模塊根據(jù)路由地圖中的數(shù)據(jù)調整智能天線發(fā)射接收的方向和功率，關閉不具備通信條件的方向上的發(fā)射接收；自組網(wǎng)RF模塊接收來自其他周圍節(jié)點的射頻信號，對其進行處理后把自組網(wǎng)基帶信號輸出給自組網(wǎng)路由模塊，同時把來自自組網(wǎng)路由模塊的需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)射出去；自組網(wǎng)路由模塊對自組網(wǎng)基帶信號進行處理，得到自組網(wǎng)路由數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)， 并把這些數(shù)據(jù)輸出到存儲模塊，同時把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸出給自組網(wǎng)RF模塊；自組網(wǎng)路由模塊在MCU控制模塊的控制下，根據(jù)自組網(wǎng)路由數(shù)據(jù)和PVT數(shù)據(jù)，采用自組網(wǎng)定位輔助動態(tài)路由算法進行路由發(fā)現(xiàn)過程，之后建立路由拓撲，把拓撲中發(fā)現(xiàn)的各個節(jié)點的位置信息附加到路由表中，同時進行路由維護。移動節(jié)點在不同方向上的坡度系數(shù)是這樣計算的，首先根據(jù)所在位置信息與地形信息計算所在位置不同方向(參照圖2)的坡度系數(shù)(參照圖3)，坡度系數(shù)即為所在位置地面與水平面所成角度的函數(shù)，當角度小于等于30時，坡度系數(shù)為1，角度大于30小于等于 45時，坡度系數(shù)為2，角度大于45小于等于75時，坡度系數(shù)為3，角度大于75時，坡度系數(shù)為4。坡度系數(shù)為1即表示智能天線可以低功率發(fā)射信號，坡度系數(shù)為2即表示智能天線以中功率發(fā)射信號，坡度系數(shù)為3即表示智能天線以高功率發(fā)射信號，坡度系數(shù)為4即表示智能天線停止發(fā)射信號。圖4中的ESWN對應圖2中的方向東、南、西、北四個方向。把不同方向上計算的坡度系數(shù)填入到圖4中的路由地圖中。在進行路由發(fā)現(xiàn)，建立路由拓撲時，根據(jù)圖4所示的路由地圖中的數(shù)據(jù)調整智能天線發(fā)射的方向及發(fā)射功率，可能全向發(fā)射，也可能半向、或者部分方向進行發(fā)射，同時發(fā)射信號的功率可能采用低功率、中功率或者高功率進行發(fā)射。移動節(jié)點根據(jù)其移動速度決定定位和智能天線發(fā)射接收方向的重新計算時間間隔，如果計算結果已變化，就重新對智能天線的發(fā)射接收方向和功率進行調整控制；如果沒有變化，則不進行調整控制；路由表中維護路由的失效時間依據(jù)上面計算的時間間隔，如果路由表中維護的路由生存期超過了此時間間隔，那么此路由失效，在路由表中刪除此路由。實施例本發(fā)明的GPS RF模塊、GPS基帶模塊和自組網(wǎng)RF模塊采用商用芯片來實現(xiàn)、自組網(wǎng)路由模塊采用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)來實現(xiàn)，F(xiàn)PGA中嵌入自組網(wǎng)路由處理程序；MCU控制模塊采用ARM9TDMI芯片、顯示屏、揚聲器、存儲模塊、人機接口、電源模塊采用通用的商用芯片來實現(xiàn)，智能天線也采用商用產(chǎn)品來實現(xiàn)。
當然，本發(fā)明不局限于上述具體實施方式
，實施本發(fā)明時也可采用其他電子器件來實現(xiàn)，如GPS RF模塊、自組網(wǎng)RF模塊采用自行研制的RF芯片或其他商用芯片，GPS基帶模塊、自組網(wǎng)路由模塊采用自行研制的芯片、FPGA或其他商用芯片，MCU控制模塊采用其他自行研制的MCU或其他商用MCU芯片，只要其采用的路由方法與本發(fā)明一致，則均落入本發(fā)明的保護范圍之中。
權利要求
1.一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法，其特征在于包括步驟①.GPSRF模塊接收來自導航衛(wèi)星的射頻信號，對其進行處理后把基帶信號輸出給 GPS基帶模塊；②.GPS基帶模塊對導航基帶信號進行捕獲、跟蹤、解算處理后輸出PVT數(shù)據(jù)；③.自組網(wǎng)RF模塊接收來自其他周圍節(jié)點的射頻信號，對其進行處理后把自組網(wǎng)基帶信號輸出給自組網(wǎng)路由模塊，同時把來自自組網(wǎng)路由模塊的需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)射出去；④.自組網(wǎng)路由模塊對自組網(wǎng)基帶信號進行處理，得到自組網(wǎng)路由數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)， 并把這些數(shù)據(jù)輸出到存儲模塊，同時把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸出給自組網(wǎng)RF模塊；自組網(wǎng)RF模塊把來自自組網(wǎng)路由模塊的需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)射出去；⑤.自組網(wǎng)路由模塊在MCU控制模塊的控制下，根據(jù)自組網(wǎng)路由數(shù)據(jù)和PVT數(shù)據(jù)，采用自組網(wǎng)定位輔助動態(tài)路由算法進行路由發(fā)現(xiàn)過程，之后建立路由拓撲，把拓撲中發(fā)現(xiàn)的各個節(jié)點的位置信息附加到路由表中，同時進行路由維護。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法，其特征還在于步驟②和③之間包括步驟a.存儲模塊中嵌入包含移動節(jié)點周圍地形信息的地圖數(shù)據(jù)；b.MCU控制模塊根據(jù)PVT數(shù)據(jù)及存儲模塊中的地圖數(shù)據(jù)，計算移動節(jié)點在不同方向上的坡度系數(shù)，并把坡度系數(shù)輸出到路由地圖中；c.MCU控制模塊根據(jù)路由地圖中的數(shù)據(jù)調整智能天線發(fā)射接收的方向和功率，關閉不具備通信條件的方向上的發(fā)射接收。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法，其特征還在于在步驟c之后還包括步驟d.移動節(jié)點根據(jù)其移動速度決定定位和智能天線發(fā)射接收方向的重新計算時間間隔， 如果計算結果已變化，就重新對智能天線的發(fā)射接收方向和功率進行調整控制；如果沒有變化，則不進行調整控制；e.路由表中維護路由的失效時間依據(jù)上面計算的時間間隔，如果路由表中維護的路由生存期超過了此時間間隔，那么此路由失效，在路由表中刪除此路由。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于導航定位信息的移動自組網(wǎng)的路由方法，它涉及移動無線自組網(wǎng)路由技術領域。本發(fā)明中GPS RF模塊與GPS基帶模塊接收導航定位信息進行定位，移動節(jié)點根據(jù)定位信息及周圍地形信息特點，動態(tài)調整智能天線發(fā)射接收的方向和功率，可能全向，也可能半向、或者部分方向進行發(fā)射接收，自組網(wǎng)路由模塊采用自組網(wǎng)定位輔助動態(tài)路由算法進行路由發(fā)現(xiàn)、路由建立及路由維護過程。本發(fā)明具有路由建立時間短，路由精確的特點，應用于山區(qū)時，可結合山區(qū)地圖信息，根據(jù)地形特點只進行定向無線電波發(fā)送，節(jié)省移動節(jié)點電量，提高移動自組織網(wǎng)絡的可用性。
文檔編號H04L12/56GK102164394SQ20111006563
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者李斌, 杜克明, 許仕龍 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所