用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，針對被搜救人員手機的非移動性及低能耗需求的特點，采用層次路由和手機剩余電量相結(jié)合的路由方式，以自組網(wǎng)的方式將各被搜救者手機的位置信息收集到組網(wǎng)手機中。能夠簡化消息格式，并控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)手機發(fā)送消息的次數(shù)，使得平均路由跳數(shù)和全網(wǎng)消息傳送總能耗較小，減輕了低電量手機的消息發(fā)送負擔，提高了消息的到達成功率。相對于傳統(tǒng)的路由算法有以下顯著的優(yōu)點：在路由維護能耗以及平均跳數(shù)方面有明顯改善；依據(jù)路由跳數(shù)與電量劃分優(yōu)先級選擇目的地址，減小了低電量手機的轉(zhuǎn)發(fā)信息時的能耗負擔，增大了信息收集成功率。
【專利說明】用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在一些應(yīng)急救災(zāi)的惡劣環(huán)境中，由于地處原本無手機信號的地區(qū)或通信基站已受 到損壞，傳統(tǒng)的手機通話、短信、GPRS等已經(jīng)失效，搜救人員與被埋在廢墟下的被搜救者無 法進行有效的信息交流。
[0003] 傳統(tǒng)的應(yīng)急搜救通信方案常采用移動熱點、藍牙、無線傳感網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)短距離 通信，但均存在不足之處：
[0004] 熱點：在實際應(yīng)用中，基于熱點的網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)單跳范圍的連接，存在搜救范圍 小，效率底等缺點。
[0005] 藍牙：在實際應(yīng)用中，藍牙的傳輸范圍較短，且只能實現(xiàn)單跳范圍的連接。另外，藍 牙標準的安全機制導(dǎo)致傳輸過程需要有用戶手工確認，無法實現(xiàn)透明的信息交互。
[0006] 物聯(lián)網(wǎng)無線傳感技術(shù)：在實際應(yīng)用中，基于無線傳感器的應(yīng)急救援存在不可忽視 的問題，如體征采集需要幸存者預(yù)先攜帶醫(yī)療傳感器并假設(shè)已經(jīng)處于使用狀態(tài)，但這通常 不符合實際；利用傳感器網(wǎng)絡(luò)進行幸存者定位需要部署多個錨節(jié)點，在大規(guī)模災(zāi)害場景下， 需要大規(guī)模組網(wǎng)，這不僅需要花費較長時間，而且成本高昂；利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)搭建應(yīng)急 通信設(shè)施需要進行多跳數(shù)據(jù)傳輸，在當今技術(shù)水平下，其穩(wěn)定性無法滿足應(yīng)急救援通信高 可靠性的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種用于手機自組網(wǎng)位置信息收集的方法，解決應(yīng)急搜救中 的可靠低耗能位置信息收集問題。本發(fā)明相對于傳統(tǒng)的路由算法，在消息交付需要的報文 數(shù)量以及平均跳數(shù)方面均有明顯改善，而且依據(jù)手機剩余電量及路徑長度劃分優(yōu)先級，兼 顧了低電量手機與全網(wǎng)手機傳遞消息的能耗，為搜救實際需求做出了優(yōu)化，增大了位置信 息收集的成功率。
[0008] 該種用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，針對被搜救人員手機的非移 動性及低能耗需求的特點，采用層次路由和手機剩余電量相結(jié)合的路由方式，以自組網(wǎng)的 方式將各被搜救者手機的位置信息收集到組網(wǎng)手機中。該方法簡化消息格式，并控制網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)手機發(fā)送消息的次數(shù)。因此，能使得平均路由跳數(shù)和全網(wǎng)消息傳送總能耗較小，減輕了低 電量手機的消息發(fā)送負擔，提高了消息的到達成功率。相對于傳統(tǒng)的路由算法有以下顯著 的優(yōu)點：在路由維護能耗以及平均跳數(shù)方面有明顯改善；依據(jù)路由跳數(shù)與電量劃分優(yōu)先級 選擇目的地址，減小了低電量手機的轉(zhuǎn)發(fā)信息時的能耗負擔，增大了信息收集成功率。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0010] 一種用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，
[0011] 將搜救者手機即組網(wǎng)手機與被搜救者手機即聯(lián)網(wǎng)手機形成自組網(wǎng)，
[0012] 采用層次路由和手機剩余電量相結(jié)合的路由方式，將各聯(lián)網(wǎng)手機的位置信息收集 到組網(wǎng)手機中。
[0013] 進一步地，具體步驟為：
[0014] 步驟一、組網(wǎng)手機通過Adhoc自組網(wǎng)與接觸的聯(lián)網(wǎng)手機進行聯(lián)網(wǎng)并分配IP地址；
[0015] 步驟二、組網(wǎng)手機廣播發(fā)送[S1]搜救認證消息到其跳數(shù)一跳范圍內(nèi)的所有聯(lián)網(wǎng) 手機；
[0016] 步驟三、聯(lián)網(wǎng)手機使用多線程等待接收[S1]，若發(fā)送者身份驗證成功，將廣播源 IP地址、[S1]消息中包含的跳數(shù)Hop、低電量標記LB記錄到路由表，否則忽略；
[0017] 聯(lián)網(wǎng)手機繼續(xù)接收并等待[S1]消息，盡可能地收集完其他廣播者的[S1]消息，并 根據(jù)路由優(yōu)先規(guī)則判定，最后保留一個最優(yōu)IP;
[0018] 本機即將廣播的[S1]消息中Hop值為路由表中Hop值+1 ;更新[S1]消息后，廣 播本機[S1];
[0019] 聯(lián)網(wǎng)手機進行電量檢測、GPS校正，等待在[S2]消息中發(fā)送；
[0020] 步驟四、聯(lián)網(wǎng)手機將路由表中記錄的IP作為目的地址，回傳本機[S2]消息并轉(zhuǎn)發(fā) 收到的[S2]消息；
[0021] 步驟五、組網(wǎng)手機接收到[S2]后，將聯(lián)網(wǎng)手機的IP、電量和GPS保存進入數(shù)據(jù)庫， 數(shù)據(jù)庫啟動觸發(fā)器，在組網(wǎng)手機軟件中更新上傳數(shù)據(jù)進度；
[0022] 步驟六、若組網(wǎng)手機沒有收到全部數(shù)據(jù)，組網(wǎng)手機將廣播[S2. 5]消息，內(nèi)容為組 網(wǎng)手機未收到數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)手機IP，要求未傳送成功的聯(lián)網(wǎng)手機進行數(shù)據(jù)重傳，響應(yīng)發(fā)送S2 者僅為[S2. 5]中列出的IP;
[0023] 步驟七、組網(wǎng)手機在接收到全部數(shù)據(jù)后，自動或手工廣播[S3]，聯(lián)網(wǎng)手機收到
[S3]，繼續(xù)廣播[S3]，關(guān)閉組網(wǎng)和GPS ;若一定時間后組網(wǎng)手機沒有收到任何信息，自動視 為收到[S3]。
[0024] 進一步地，身份驗證的機制：
[0025] 組網(wǎng)手機持有私鑰，對精確到年月日時的本機時間進行簽名運算，生成驗證編碼 ID ；
[0026] 聯(lián)網(wǎng)手機持有公鑰，進行解簽名運算，將結(jié)果與本機時間進行比對，誤差不超過P 小時則身份驗證成功。
[0027] 進一步地，步驟三中路由優(yōu)先規(guī)則：
[0028] 路由表中只保留一條IP地址；
[0029] 收到新的[S1]時，滿足為下列之一時，將路由表內(nèi)容更新為新的IP地址：
[0030] 1 :new-Hop〈 = old-Hop-2 ;
[0031] 2 :new-LB〈old-LB 且 new-Hop〈 = old-Hop+1 ;
[0032] 3 :new-LB = old-LB 且 new-Hop〈old-Hop。
[0033] 進一步地，在步驟三中，進行電量檢測，若聯(lián)網(wǎng)手機電量判為低，或上一級均為LB 置1，則聯(lián)網(wǎng)手機即將廣播的[S1]消息中LB置1。
[0034] 進一步地，聯(lián)網(wǎng)手機轉(zhuǎn)發(fā)時發(fā)現(xiàn)內(nèi)容中GPS讀數(shù)為空，則將自身GPS寫入包中作為 參考GPS，并并做替代標記。
[0035] 進一步地，傳送[SI]、[S2]、[S2. 5]、[S3]消息均基于UDP協(xié)議。
[0036] 進一步地，其特征在于，[S1]的消息格式如下：
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特征在于： 將搜救者手機即組網(wǎng)手機與被搜救者手機即聯(lián)網(wǎng)手機形成自組網(wǎng)， 采用層次路由和手機剩余電量相結(jié)合的路由方式，將各聯(lián)網(wǎng)手機的位置信息收集到組 網(wǎng)手機中。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特征在于， 具體步驟為： 步驟一、組網(wǎng)手機通過Adhoc自組網(wǎng)與接觸的聯(lián)網(wǎng)手機進行聯(lián)網(wǎng)并分配IP地址； 步驟二、組網(wǎng)手機廣播發(fā)送[S1]搜救認證消息到其跳數(shù)一跳范圍內(nèi)的所有聯(lián)網(wǎng)手機； 步驟三、聯(lián)網(wǎng)手機使用多線程等待接收[S1]，若發(fā)送者身份驗證成功，將廣播源IP地 址、[S1]消息中包含的跳數(shù)Hop、低電量標記LB記錄到路由表，否則忽略； 聯(lián)網(wǎng)手機繼續(xù)接收并等待[S1]消息，盡可能地收集完其他廣播者的[S1]消息，并根據(jù) 路由優(yōu)先規(guī)則判定，最后保留一個最優(yōu)IP ; 本機即將廣播的[S1]消息中Hop值為路由表中Hop值+1 ;更新[S1]消息后，廣播本 機[S1]; 聯(lián)網(wǎng)手機進行電量檢測、GPS校正，等待在[S2]消息中發(fā)送； 步驟四、聯(lián)網(wǎng)手機將路由表中記錄的IP作為目的地址，回傳本機[S2]消息并轉(zhuǎn)發(fā)收到 的[S2]消息； 步驟五、組網(wǎng)手機接收到[S2]后，將聯(lián)網(wǎng)手機的IP、電量和GPS保存進入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù) 庫啟動觸發(fā)器，在組網(wǎng)手機軟件中更新上傳數(shù)據(jù)進度； 步驟六、若組網(wǎng)手機沒有收到全部數(shù)據(jù)，組網(wǎng)手機將廣播[S2. 5]消息，內(nèi)容為組網(wǎng)手 機未收到數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)手機IP，要求未傳送成功的聯(lián)網(wǎng)手機進行數(shù)據(jù)重傳，響應(yīng)發(fā)送S2者僅 為[S2. 5]中列出的IP; 步驟七、組網(wǎng)手機在接收到全部數(shù)據(jù)后，自動或手工廣播[S3]，聯(lián)網(wǎng)手機收到[S3]，繼 續(xù)廣播[S3]，關(guān)閉組網(wǎng)和GPS ;若一定時間后組網(wǎng)手機沒有收到任何信息，自動視為收到 [S3]。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特征在于， 身份驗證的機制： 組網(wǎng)手機持有私鑰，對精確到年月日時的本機時間進行簽名運算，生成驗證編碼ID ; 聯(lián)網(wǎng)手機持有公鑰，進行解簽名運算，將結(jié)果與本機時間進行比對，誤差不超過P小時 則身份驗證成功。
4. 如權(quán)利要求2所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特征在于， 步驟三中路由優(yōu)先規(guī)則： 路由表中只保留一條IP地址； 收到新的[S1]時，滿足為下列之一時，將路由表內(nèi)容更新為新的IP地址： 1:new-Hop〈 = old-Hop-2 ; 2 :new_LB〈old_LB 且 new_Hop〈 = old_Hop+l ; 3 :new-LB = old-LB 且 new-Hop〈old-Hop。
5. 如權(quán)利要求2所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特征在于： 在步驟三中，進行電量檢測，若聯(lián)網(wǎng)手機電量判為低，或上一級均為LB置1，則聯(lián)網(wǎng)手機即 將廣播的[S1]消息中LB置1。
6. 如權(quán)利要求2所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特征在于， 聯(lián)網(wǎng)手機轉(zhuǎn)發(fā)時發(fā)現(xiàn)內(nèi)容中GPS讀數(shù)為空，則將自身GPS寫入包中作為參考GPS，并做替代 記。
7. 如權(quán)利要求2所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特征在于： 傳送[SI]、[S2]、[S2. 5]、[S3]消息均基于UDP協(xié)議。
8. 如權(quán)利要求2-7任一項所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特 征在于，[S1]的消息格式如下：
[52] 的具體消息格式如下：
[53] 的具體消息格式如下：
9. 如權(quán)利要求2-7任一項所述的用于應(yīng)急搜救的手機自組網(wǎng)位置信息收集方法，其特 征在于，[S2. 5]的具體消息格式如下：
【文檔編號】H04W52/02GK104219632SQ201410185992
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】徐佳, 施明浩, 曹立成, 韓雪峰, 徐小龍, 鄒志強 申請人:南京郵電大學(xué)