天临空地车网络蚁群路由方法技术

本发明专利技术属于交通信息技术领域，具体涉及一种天临空地车网络蚁群路由方法，先根据源节点S和目的节点D确定传输的区域R，当一个节点收到路由请求包RREQ时，先判断自己是否在R内，不是则丢弃，是则进行下一步；判断节点与上一个节点之间的关系判断节点之间的路径损失；当信息已经传输到目的节点D，多条来自同一个源节点的路径，剔除不满足门限的路径，挑选最优路径；选择备用路径，利用与最优路径之间的差值，找到差值最大的路径，然后按照最优路径和备用路径返回路由回复信息，传回源节点后，源节点更新路由表。本发明专利技术保证车辆节点之间的正常通信，信息能够快速准确的进行传输。

【技术实现步骤摘要】
天临空地车网络蚁群路由方法
本专利技术属于交通信息
，具体涉及一种天临空地车网络蚁群路由方法。
技术介绍
城市环境建筑物林立，车辆之间的通信容易因为受障碍物的阻挡而中断；并且由于车辆多，道路拥挤节点密度大，信息传输经常需要排队等候，堵塞严重的时候会造成信息丢弃。现有方法，在链接中，提出基于蚁群的感知路由，在计算路径损失的时候主要考虑了环境的衰减因子。上述方法在城市环境中是不可靠的，因为在人口，车辆，建筑密度高的环境中，路径损失的来源不仅仅是环境衰落(受空气等影响)，主要还有各种障碍物的遮蔽，这种影响是不可忽视的。除了要选择最优路径(按照某种计算标准排名第一)作为传输信息的路由外，还往往会选择备用路由，这个路由是按照同样的计算标准排名第二的路径。在城市环境中，节点密度大，排名第一和第二的路径性能相似，所以可能有很多节点都是相同的，当最优路径不能正常传输的时候，第二优的路径也很有可能失败。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种天临空地车网络蚁群路由方法，包括以下步骤：(1)先根据源节点S和目的节点D确定传输的区域R(该区域是三维立体的)，当一个节点收到路由请求包RREQ时，先判断自己是否在R内，不是则丢弃，是则进行下一步；(2)判断当前节点与上一个节点是否为浮空器节点或者无人机节点，若有一个不是地面节点，就进行损失系数相乘得到路径损失，若是普通陆地节点，判断节点与上一个节点之间的关系(LOS，NLOS1，NLOS2)判断节点之间的路径损失，记录；(3)当信息已经传输到目的节点D，这是需要等待一段时间，然后D会有多条来自同一个源节点的路径，剔除不满足门限的路径，然后需要从保留的这些路径中挑选最优路径；(4)除了要挑选传输成功率高的路径。还有选择备用路径，利用与最优路径之间的差值，找到差值最大的路径，然后按照最优路径和备用路径返回路由回复信息(RREP),传回源节点后，源节点更新路由表，将新的路径记录下来。本专利技术提供的天临空地车网络蚁群路由方法，保证车辆节点之间的正常通信，信息能够快速准确的进行传输。附图说明图1为本专利技术路由协议整体流程图；图2为实施例根据曼哈顿模型确定洪泛区域示意图；图3为实施例洪泛流程图；图4为实施例根据CORNER模型确认节点关系图；图5为实施例确定节点所属路段；图6为实施例节点三种位置关系：LOS，NLOS1，NLOS2；图7为实施例NLOS1路径损失示意图；图8为实施例NLOS2路径损失示意图。具体实施方式结合实施例说明本专利技术的具体技术方案。针对天临空地车专用网络结构，建立符合实际物理场景的网络模型。根据网络中的节点在物理空间中的高度，将网络中的节点分为三种类型，分别是：(1)浮空器节点：位于距离地面高度为h1千米的临空空间中，其覆盖范围为d1公里，即以浮空器映射在地面上的点为圆心，半径为r1＝d1/2千米的圆内的节点可以与浮空器通信。浮空器节点的理想驻留状态是固定不动的。(2)无人机节点：距离地面高度为h2千米，飞行速度为v千米/小时，其对地面节点的覆盖范围为d2公里，即以无人机映射在地面上的点为圆心，半径为r2＝d2/2千米的圆内的地面节点可以与浮空器通信。(3)地面节点：位于地面上的节点，主要包括列车节点，轨旁监测节点等。对于网络中的三类节点，规定其具有节点公平性：每一类节点都具有相同的物理特性及功能，其在自组网中的能力是一样的，即每个浮空器节点、每个无人机节点、每个列车节点、每个轨旁节点都分别处于平等的地位，其在网络中能担任的角色都是分别相同的。如图1所示，天临空地车网络蚁群路由方法，主要分为三部分：路由发现，路由建立，路由维护。具体的：1路由发现(1)HELLO消息交互节点信息路由发现阶段是为了找到能到达目的节点的所有符合条件的路径，所以一个节点收到RREQ，为了防止泛洪，首先判断自己是否在源节点和目的节点对应区域内，之后根据自己和上一跳节点判断视距关系进而求得两节点之间的路径损失，为之后路径信息素浓度的求取做准备，详情如下。首先，两个节点之间的交互主要是通过HELLO包，通过HELLO包可以新建一个邻居条目或者知道一个邻居与自己依然保持连接。如果在一定时问内收不到一个邻居的HELLO消息，则认为该邻居与自己不再连接，以这个节点为下一跳的路由都不能再用来传送数据，因此将这些路由设置为无效状态。HELLO中字段包含：目的地IP地址，节点的IP地址，目的地序列号：节点最新的序列号，跳数设置为0。这里我们进行改进，将HELLO包中添加新的信息，包含节点的路段号，是否为十字路口节点，节点的地理位置和周围环境的衰落参数/路径损失。以下为HELLO包示意：任何时候节点收到来自邻居的HELLO消息，节点应该确信它具有到达这个邻居的有效路由，如果必要，可以建立一条这样的路由。如果路由已经存在，那么应该增加这条路由的生存期。到达邻居的路由如果存在，必须包含Hello消息中的最新目的地序列号。当前节点现在可以使用这条路由来转发数据报文了。AODV中对于链路检测主要是靠不断发送Hello包来检测邻居的状态，在实际实现时就是利用一个定时器控制维护到邻居节点的路由，并不断发送和接收Hello包，更新路由的过期时间。(2)路由查找：已知源节点和目的节点，找中间节点开始查找目的路由时，每个节点先查看自己的邻居节点表有无到达目的节点的路径，若有直接按照存在路径选择信息素浓度最大的进行信息传输。如果没有开始路由发现，向周围环境进行方向式广播路由请求RREQ(routerequest)，在RREQ中包含源节点IP，地址，目的节点IP，地址，RREQID，路径上的节点ID，地址，衰落参数/路径损失。以下为RREQ包：(3)丢弃不符合条件的中间节点源节点S和目的节点D的位置关系可以根据曼哈顿模型建立，如图2，(注意浮空器和无人机节点可以映射到地面二维平面上看做普通节点)。若源节点和目的节点在同一道路上，位置关系为正北正南正西正东，否则位置关系为西北，东南，东北，西南。最佳的路由请求区域要尽可能的覆盖S，D的有效活动区域和寻路所必须的中间节点，又要充分限制无效泛洪，还要考虑道路、位置、方向等。基于此，位置判断限制洪泛过程如下(将道路抽象为二维平面)：中间节点I收到源节点S广播的RREQ。首先会判断S和D是否在同一道路上。若D在S的正东南西北方向上，此时无论S和D方向关系如何，S只需要朝着D所在的区域(1/2区域)洪泛即可有效的缩小洪泛区域，即I判断自己是否处在S和D的这1/2的区域内，若是，则转发RREQ，否则丢弃；若S和D不在同一道路上，位置关系为东北、西北、东南、西南。此时双重位置关系将二维平面分为4个区域，此时，无论S和D方向关系如何，S只需要朝着D所在的区域(1/4区域)洪泛即可。I判断自己是否处在S和D之间的1/4区域内，若是，则转发RREQ，否则进行丢弃。在现实环境限制下，同一道路节点移动方向并不相同。仅依靠位置判断并不能很好地限制泛洪，还可依据节点移动方向关系限制泛洪。根据移动方向的不同，源节点S的邻居节点可以分为同向邻居，反向邻居和垂直邻居。路由转发应该选择同向或者反向的节点转发，因为互为垂直的两节点链路脆弱，随时都有断裂的可能；同向节点较为稳定，但若是没有同向节点，反向邻节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天临空地车网络蚁群路由方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)先根据源节点S和目的节点D确定传输的区域R，当一个节点收到路由请求包RREQ时，先判断自己是否在R内，不是则丢弃，是则进行下一步；(2)判断当前节点与上一个节点是否为浮空器节点或者无人机节点，若有一个不是地面节点，就进行损失系数相乘得到路径损失，若是普通陆地节点，判断节点与上一个节点之间的关系判断节点之间的路径损失，记录；(3)当信息已经传输到目的节点D，等待一段时间，然后D会有多条来自同一个源节点的路径，剔除不满足门限的路径，然后需要从保留的这些路径中挑选最优路径；(4)选择备用路径，利用与最优路径之间的差值，找到差值最大的路径，然后按照最优路径和备用路径返回路由回复信息，传回源节点后，源节点更新路由表，将新的路径记录下来。

【技术特征摘要】
1.天临空地车网络蚁群路由方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)先根据源节点S和目的节点D确定传输的区域R，当一个节点收到路由请求包RREQ时，先判断自己是否在R内，不是则丢弃，是则进行下一步；(2)判断当前节点与上一个节点是否为浮空器节点或者无人机节点，若有一个不是地面节点，就进行损失系数相乘得到路径损失，若是普通陆地节点，判断节点与上一个节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，张嘉琦，张学军，黄如，张维东，
申请(专利权)人：北航四川西部国际创新港科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51