一种基于距离加权的路由算法及其节点路由功能模块制造技术

本发明专利技术公开了一种基于距离加权的路由算法及其节点路由功能模块，所述节点路由功能模块包括：Radacat CPU、GPS/北斗模块、地图模块、加权距离计算模块、路由表模块和RF收发模块，所述GPS/北斗模块、所述地图模块、所述加权距离计算模块、所述路由表模块和所述RF收发模块连接至所述Radacat CPU。本发明专利技术通过加权计算，计算出合理的无线通信距离，可以更准确的显示出两个节点之间相对的距离，在基于GPS位置辅助的距离转发协议中，使用该技术更加合理，更准确的距离可以让Mesh网络转发更准确的正确转发消息。

A distance weighted routing algorithm and its node routing function module

The invention discloses a distance-weighted routing algorithm and a node routing function module. The node routing function module includes Radacat CPU, GPS/Beidou module, map module, weighted distance calculation module, routing table module and RF transceiver module, the GPS/Beidou module, the map module and the weighted module. The distance calculation module, the routing table module and the RF transceiver module are connected to the Radacat CPU. The method calculates the reasonable wireless communication distance by weighting calculation, which can show the relative distance between two nodes more accurately. In the distance forwarding protocol based on GPS position assistance, the technology is more reasonable and the more accurate distance can enable Mesh network to forward more accurate and correct messages.

【技术实现步骤摘要】
一种基于距离加权的路由算法及其节点路由功能模块
本专利技术涉及无线网络多节点动态路由算法
，具体涉及一种基于距离加权的路由算法及其节点路由功能模块。
技术介绍
无线网络存在多个节点，并且节点是动态移动的，因此多个节点的如何实现动态路由算法是无线网络的关键技术点。最早无线网络从Ad-Hoc网络发展而来，演变成复杂的无线Mesh网络可以与其它网络协同通信。无线网络路由算法众多，有基于跳数最少的、基于速度最快的、有基于位置的，其中基于位置的距离路由协议，比较简单，特别是在带宽有限的无线网络。可以不用全网广播负责的心跳，只需要交换GPS位置即可，因此得到了广泛的应用。基于GPS辅助，实现基于距离的转发路由协议，实现简单，广播报文少，缺点也是明显的，通过GPS的辅助位置，计算的距离是真实的位置，在实际通信中，不移动可达。例如，如图1所示，节点A发送消息给节点E，基于GPS辅助，A节点到E节点，计算经节点C的路径最短，因此C负责转发消息。如图2所示，节点A和节点C直接隔着一座山，因此节点A至节点C直接不可达。节点A给节点E发送消息，传统路径为阶段A转发给节点C，再经节点C转发给节点E，但是，这样的路径是失败的。正确的转发路径应该是节点A转发给节点B，再经节点B转发给节点C，然后经节点C再转发给节点E，完成转发。在户外，基于GPS的辅助位置的距离转发算法有缺陷，地形高低起伏会影响节点之间信息的转发，例如，节点之间有山、有楼都可能造成信号转发的不可达。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于距离加权的路由算法及其节点路由功能模块，用以解决目前距离转发算法中基于GPS的辅助位置计算出的2D平面距离与实际距离之间由于地形高低起伏有很大误差，造成转发信息不可达的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述路由算法包括：网络中每个节点都周期性地广播一条信标消息，信标消息中包含节点自身的标识信息和节点实时位置坐标；全网所有节点获得当前GPS位置信息或者自己在网络中的相对GPS位置信息作为信标消息中的节点实时位置坐标；每个节点把自己的GPS位置信息广播出去，同时接收其它节点的GPS位置信息；每个节点根据自己的节点和收到节点的GPS位置信息计算自己与其它所有节点之间的节点距离，形成每个节点的节点距离转发表；从地图上获取任两个节点间的高度信息并计算出加权因子；使用加权因子与节点距离的乘积作为新的节点加权距离，形成每个节点的节点加权距离转发表；根据节点加权距离转发表选择节点加权距离最近的路由路径发送或转发报文至下一跳节点；及收到报文的节点继续以同样的方式，选择下一跳并发送报文，以此类推，直到数据包到达目标节点；其中，所述信标消息中的节点标识信息为节点ID地址。进一步地，所述节点广播自己的GPS位置信息实现全网同步，如果所述节点的GPS位置变动需要全网更新GPS位置信息。进一步地，所述节点加权距离的计算公式如下：Dab＝k·m·D[A(x，y)，B(x，y)]其中，Dab表示节点A和节点B之间的节点加权距离，D[A(x，y)，B(x，y)]表示由节点A和节点B的GPS位置坐标计算得出的节点A和节点B之间的节点距离，A(x，y)表示节点A的GPS位置坐标，B(x，y)表示节点B的GPS位置坐标，k表示加权因子，m表示调整因子。进一步地，所述加权因子的计算公式如下：k＝HA+H1+H2+…+H10+HB/12其中，HA表示节点A的高度，HB表示节点B的高度，H1、H2…H10表示节点A和节点B两点间取10个点的高度。进一步地，所述调整因子m是根据实地测量和地形得出的经验值，m值介于[1，2]之间。进一步地，所述每个节点的节点距离转发表是通过选择最短节点距离形成的，所述每个节点的节点距离转发表中包括目标节点ID地址、最短路由路径下一跳节点ID地址和最短路由总跳数。进一步地，所述每个节点的节点加权距离转发表是通过选择最短节点加权距离形成的，所述每个节点的节点加权距离转发表中包括目标节点ID地址、最短路由路径下一跳节点ID地址和最短路由总跳数。进一步地，所述每个节点通过节点加权距离的计算都维护一个直接邻居列表，所述直接邻居为节点在一跳的传输范围之内能够达到的目标节点，节点之间通过交换信标消息，将直接邻居的身份标识和位置信息添加到自己的邻居列表中，由此获得对自身周围网络拓扑情况的认知。本专利技术还公开了一种基于距离加权的路由算法的节点路由功能模块，所述节点路由功能模块包括：RadacatCPU、GPS/北斗模块、地图模块、加权距离计算模块、路由表模块和RF收发模块，所述GPS/北斗模块、所述地图模块、所述加权距离计算模块、所述路由表模块和所述RF收发模块连接至所述RadacatCPU；所述RadacatCPU通过GPS/北斗模块获得节点当前GPS位置信息或者自己在网络中的相对GPS位置信息；所述RadacatCPU将获得的节点当前GPS位置信息或者自己在网络中的相对GPS位置信息和节点ID地址分别作为节点实时位置坐标和节点自身的标识信息，并将节点实时位置坐标和节点自身的标识信息一起形成信标消息；网络中每个节点都通过RF收发模块周期性地广播一条信标消息，每个节点通过RF收发模块把自己的GPS位置信息广播出去，同时接收其它节点的GPS位置信息；每个节点通过加权距离计算模块根据自己的节点和收到节点的GPS位置信息计算自己与其它所有节点之间的节点距离，选择最短节点距离形成每个节点的节点距离转发表；加权距离计算模块从地图模块获得的地图上获取任两个节点间的高度信息并计算出加权因子并使用加权因子与节点距离的乘积作为新的节点加权距离；路由表模块根据节点加权距离计算结果选择最短节点加权距离形成每个节点的节点加权距离转发表；及RF收发模块根据节点加权距离转发表选择节点加权距离最近的路由路径发送或转发报文至下一跳节点。进一步地，所述每个节点的路由表模块都维护一个直接邻居列表，所述直接邻居为节点在一跳的传输范围之内能够达到的目标节点，节点之间通过交换信标消息，将直接邻居的身份标识和位置信息添加到自己的邻居列表中，由此获得对自身周围网络拓扑情况的认知。本专利技术具有如下优点：本专利技术通过加权计算，计算出合理的无线通信距离，可以更准确的显示出两个节点之间相对的距离，在基于GPS位置辅助的距离转发协议中，使用该技术更加合理，更准确的距离可以让Mesh网络转发更准确的正确转发消息。附图说明图1为本专利技术的一种基于GPS位置辅助的Mesh网络多节点动态路由拓扑图。图2为本专利技术的一种基于距离加权的路由算法的Mesh网络多节点动态路由拓扑图。图3为本专利技术的一种基于距离加权的路由算法的流程图。图4为本专利技术的一种基于距离加权的路由算法的节点路由功能模块的结构框图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1参考图3，本实施例公开的一种基于距离加权的路由算法包括：网络中每个节点都周期性地广播一条信标消息，信标消息中包含节点自身的标识信息和节点实时位置坐标；全网所有节点获得当前GPS位置信息或者自己在网络中的相对GPS位置信息作为信标消息中的节点实时位置坐标；每个节点把自己的GPS位置信息广播出去，同时接收其它节点的GPS位置信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述路由算法包括：网络中每个节点都周期性地广播一条信标消息，信标消息中包含节点自身的标识信息和节点实时位置坐标；全网所有节点获得当前GPS位置信息或者自己在网络中的相对GPS位置信息作为信标消息中的节点实时位置坐标；每个节点把自己的GPS位置信息广播出去，同时接收其它节点的GPS位置信息；每个节点根据自己的节点和收到节点的GPS位置信息计算自己与其它所有节点之间的节点距离，形成每个节点的节点距离转发表；从地图上获取任两个节点间的高度信息并计算出加权因子；使用加权因子与节点距离的乘积作为新的节点加权距离，形成每个节点的节点加权距离转发表；根据节点加权距离转发表选择节点加权距离最近的路由路径发送或转发报文至下一跳节点；及收到报文的节点继续以同样的方式，选择下一跳并发送报文，以此类推，直到数据包到达目标节点；其中，所述信标消息中的节点标识信息为节点ID地址。

【技术特征摘要】
1.一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述路由算法包括：网络中每个节点都周期性地广播一条信标消息，信标消息中包含节点自身的标识信息和节点实时位置坐标；全网所有节点获得当前GPS位置信息或者自己在网络中的相对GPS位置信息作为信标消息中的节点实时位置坐标；每个节点把自己的GPS位置信息广播出去，同时接收其它节点的GPS位置信息；每个节点根据自己的节点和收到节点的GPS位置信息计算自己与其它所有节点之间的节点距离，形成每个节点的节点距离转发表；从地图上获取任两个节点间的高度信息并计算出加权因子；使用加权因子与节点距离的乘积作为新的节点加权距离，形成每个节点的节点加权距离转发表；根据节点加权距离转发表选择节点加权距离最近的路由路径发送或转发报文至下一跳节点；及收到报文的节点继续以同样的方式，选择下一跳并发送报文，以此类推，直到数据包到达目标节点；其中，所述信标消息中的节点标识信息为节点ID地址。2.根据权利要求1所述的一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述节点广播自己的GPS位置信息实现全网同步，如果所述节点的GPS位置变动需要全网更新GPS位置信息。3.根据权利要求1所述的一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述节点加权距离的计算公式如下：Dab＝k·m·D[A(x，y)，B(x，y)]其中，Dab表示节点A和节点B之间的节点加权距离，D[A(x，y)，B(x，y)]表示由节点A和节点B的GPS位置坐标计算得出的节点A和节点B之间的节点距离，A(x，y)表示节点A的GPS位置坐标，B(x，y)表示节点B的GPS位置坐标，k表示加权因子，m表示调整因子。4.根据权利要求3所述的一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述加权因子的计算公式如下：k＝HA+H1+H2+…+H10+HB/12其中，HA表示节点A的高度，HB表示节点B的高度，H1、H2…H10表示节点A和节点B两点间取10个点的高度。5.根据权利要求1所述的一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述调整因子m是根据实地测量和地形得出的经验值，m值介于[1，2]之间。6.根据权利要求1所述的一种基于距离加权的路由算法，其特征在于，所述每个节点的节点距离转发表是通过选择最短节点距离形成的，所述每个节点的节点距离转发表中包括目标节点ID地址、最短路由路径下一跳节点ID地址和最短路由总跳数。7.根据权利要求1所述的一种基于距离加权的路由算法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天朋，王振鹏，范成龙，
申请(专利权)人：北京蓝涟科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11