一种海上多移动异构平台短距离组网方法技术

本发明专利技术公开了一种海上多移动异构平台短距离组网方法，具体包括以下步骤：步骤1：建立节点拓扑网络；步骤2：通信节点发起路由请求，非目的节点收到请求后更新ID列表并转发路由请求，目的节点收到路由请求后，依据ID列表返回路由应答，确定最佳通信路线和备用路线；步骤3：源节点通过发送和接收验证帧，测试并估计当前频段和信道通信质量；步骤4：根据步骤3计算得到的通信质量结果，选择通信制式。通过基于最短距离的按需路由协议，在网络节点需要传输数据时确定通信路径，通过发送和接收验证帧的时间和误码率判断每个频段的通信质量，并选择通信制式，保证节点间能够进行稳定可靠的数据传输。

A Short Distance Networking Method for Multi-Mobile Heterogeneous Platforms at Sea

The invention discloses a short-distance networking method for offshore multi-mobile heterogeneous platforms, which includes the following steps: step 1: establishing node topology network; step 2: communication nodes initiate routing requests; non-destination nodes update ID lists and forward routing requests after receiving requests; destination nodes return routing responses according to ID lists after receiving routing requests, and determine the best communication routes and routing requests. Standby route; Step 3: The source node tests and estimates the current frequency band and channel communication quality by sending and receiving verification frames; Step 4: Choose the communication mode according to the communication quality results calculated in Step 3. Through on-demand routing protocol based on the shortest distance, the communication path is determined when the network node needs to transmit data. The communication quality of each frequency band is judged by the time of sending and receiving verification frames and the bit error rate. The communication mode is selected to ensure the stable and reliable data transmission between nodes.

【技术实现步骤摘要】
一种海上多移动异构平台短距离组网方法
本专利技术涉及短距离移动自组网
，具体涉及一种海上多移动异构平台短距离组网方法。
技术介绍
随着陆地资源日益消耗，人们将目光转向广阔的海洋，全世界各国纷纷将海洋资源开发摆在能源开发的首位。同时，随着核能开发与利用事业的稳步发展，我国在核能
飞速发展，已进入核能开发与应用快速发展的关键期。在海洋资源及沿海核能开发应用过程中，一旦发生污染物的泄漏，将给海洋环境造成巨大的影响。因此，面向开阔海域污染物监测问题，构建基于多移动异构平台的协同监测网络，可以实现污染物的大范围长期监测。利用多移动平台实现污染物协同监测的过程中，需要各平台间能够建立稳定可靠的通信，同时还要将监测数据传回控制中心。移动平台运动速度快，且受海浪影响摇摆幅度过大，网络结构易变，可能会出现平台失连、通信中断或因通信质量差而停止通信的情况，为了保证各平台之间通信畅通，必须在各移动平台间采用无线自组网技术，建立无线通信网络，保持平台和平台间的通信联系。由于受到遮挡、海杂波和雨衰等因素的影响，传统的单一制式自组织网路仍然会出现通信失效的情况，不能达到多移动平台组网与可靠通信的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种海上多移动异构平台短距离组网方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种海上多移动异构平台短距离组网方法，具体包括以下步骤：步骤1：建立节点拓扑网络，具体包括：组网节点广播身份标识发起组网请求，网络协调器为每个网络节点选定一个ID，同时为网络节点分配身份识别规则，每个网络节点广播自己的存在，其他节点进行确认后将其信息加入网络信息表，网络初始化完成。所述网络节点为海上移动异构平台，部分平台在海面上工作可进行长时间的即时通信，而部分在水下工作，只有在需要数据传输时才浮出水面，参与网络的构建并进行数据传输，通信完成后退出网络并潜入水下。有新的网络节点需要加入网络时，新的网络节点向网络广播自己的存在，已有的网络节点通过ID识别确认这个新节点，并重新配置和调整网络来容纳这个新的节点；步骤2：源节点发起路由请求，并创建一个路由节点ID列表，源节点的ID位于列表首位，非目的节点收到请求后依次将自己的ID添加到ID列表中，并转发路由请求，目的节点收到路由请求后，依据ID列表原路径返回路由应答，确定最佳通信路线和备用路线；步骤3：源节点通过步骤2确定的最佳通信路线向目的节点发送验证帧，测试并计算当前频段和信道通信质量；步骤4：根据步骤3计算得到的通信质量结果，选择通信制式。进一步地，所述网络信息表存储了各网络节点的基本信息，包括网络节点ID、节点位置及节点状态；ID是网络节点的唯一标识符，网络节点间通过ID进行身份识别。进一步地，在步骤1中，网络节点的移动、加入、退出及故障引起网络拓扑结构变化时，每个网络节点动态更新网络信息进行网络同步；网络拓扑结构在簇状树形网络、星型网络和网状网络形式间切换。进一步地，所述步骤2具体包括：当一源节点要与某个目的节点进行通信并且尚未得到前往目的节点的有效路径时，源节点向它的邻居节点广播一个路由请求，当邻居节点收到路由请求后，首先判断自己是否属于目的节点，如果是目的节点则根据ID列表原路径返回路由请求应答；如果不是目的节点且非终端节点，则将自己的ID插入ID列表，并继续向邻居节点广播，直到发现目的节点并返回路由应答。进一步地，当网络节点收到的路由请求的ID列表中出现回路时，不再对该路由请求进行广播；当路由请求到达非目的的终端节点，该终端节点停止广播路由请求；路由请求最先到达目的节点的路径为最佳通信路线，当目的节点第二次收到同一源节点的路由请求后，返回该路径给源节点作为备用路线，之后收到的路由请求不再应答。进一步地，步骤3具体包括：源节点通过步骤2确定的最佳通信路径向目的节点发送验证帧，同时启动定时器，目的节点接收到验证帧后，将验证数据帧的完整性按约定的格式返回源节点，源节点接收到返回数据后确定通信误码率并关闭定时器，记录定时时间为t；设定超时时间为T；通信质量评价函数定义如下：ω1和ω2分别为传输时间和误码率对频段通信质量的影响权重，η为误码率；ω1、ω2∈[0，1]，ω1+ω2＝1，f(t，η)∈[0，1]，f(t，η)的值越大通信质量越好。进一步地，若源节点在设定的超时时间内T内没有收到返回数据，则结束等待状态，此时t＝T,η＝1。进一步地，依据f(t,η)的值将频段通信质量划分为四个等级：θ1、θ2为常数，根据网络对通信质量和数据传输频次的要求进行取值。进一步地，所述步骤4具体包括：对步骤2确定的最优路径，选择一个通信频段，如果其通信质量为优，选择该频段进行数据发送和接收；若通信质量为良，将该通信频段作为备用通信频段，当有两个备用频段时，利用这两个频段进行同步数据发送；若通信质量为差或中断时，对下一频段重复步骤3、步骤4的过程，直至数据发送或检测完所有频段，若所有频段都不满足通信要求，则使用备用路径或重复步骤2重新选择路径。进一步地，通过步骤2确定的通信路径和步骤4选择的通信制式，开始进行数据发送和接收；在通信节点进行通信时，如果最优路径和备用路径均不能正常通信，则源节点重新进行路由请求。与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：(1)通过基于最短距离的按需路由协议，在平台节点需要传输数据时确定通信路径，节点不需要运行复杂的路由算法且发现的路径为最短距离路径，通信结束后路由自动失效，节点不需要对其进行维护，节省网络节点能量，发现的最短路径也能提高通信速度。(2)网络中每个节点均能进行多制式通信，在需要进行数据传输时，通过发送和接收验证帧的时间和误码率判断每个频段通信质量，并根据该通信质量选择通信制式，保证节点间能够进行稳定可靠的数据传输。附图说明图1是本专利技术海上多移动异构平台短距离组网方法流程示意图；图2是本专利技术实施例网络拓扑结构转换图；图3是本专利技术实施例网络节点数据多跳传输示意图；图4是本专利技术实施例通信路径确定算法流程图；图5是本专利技术实施例通信制式选择方案流程图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面结合附图对本专利技术做进一步描述。一种海上多移动异构平台短距离组网方法，如图1具体包括以下步骤：步骤1：建立节点拓扑网络具体包括：组网节点广播身份标识发起组网请求，网络协调器为每个网络节点选定一个ID，同时为网络节点分配身份识别规则，每个网络节点广播自己的存在，其他节点进行确认后将其信息加入网络信息表，网络初始化完成。所述网络节点为海上移动异构平台，部分平台在海面上工作可进行长时间的即时通信，而部分在水下工作，只有在需要数据传输时才浮出水面，参与网络的构建并进行数据传输，通信完成后退出网络并潜入水下。有新的网络节点需要加入网络时，新的网络节点向网络广播自己的存在，已有的网络节点通过ID识别确认这个新节点，并重新配置和调整网络来容纳这个新的节点；步骤2：源节点发起路由请求，并创建一个路由节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上多移动异构平台短距离组网方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：建立节点拓扑网络，具体包括：组网节点广播身份标识发起组网请求，网络协调器为每个网络节点选定一个ID，同时为网络节点分配身份识别规则，每个网络节点广播自己的存在，其他节点进行确认后将其信息加入网络信息表，网络初始化完成，所述网络节点为海上移动异构平台；有新的网络节点需要加入网络时，新的网络节点向网络广播自己的存在，已有的网络节点通过ID识别确认这个新节点，并重新配置和调整网络来容纳这个新的节点；步骤2：源节点发起路由请求，并创建一个路由节点ID列表，源节点的ID位于列表首位，非目的节点收到请求后依次将自己的ID添加到ID列表中，并转发路由请求，目的节点收到路由请求后，依据ID列表原路径返回路由应答，确定最佳通信路线和备用路线；步骤3：源节点通过步骤2确定的最佳通信路线向目的节点发送验证帧，测试并计算当前频段和信道通信质量；步骤4：根据步骤3计算得到的通信质量结果，选择通信制式。

【技术特征摘要】
1.一种海上多移动异构平台短距离组网方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：建立节点拓扑网络，具体包括：组网节点广播身份标识发起组网请求，网络协调器为每个网络节点选定一个ID，同时为网络节点分配身份识别规则，每个网络节点广播自己的存在，其他节点进行确认后将其信息加入网络信息表，网络初始化完成，所述网络节点为海上移动异构平台；有新的网络节点需要加入网络时，新的网络节点向网络广播自己的存在，已有的网络节点通过ID识别确认这个新节点，并重新配置和调整网络来容纳这个新的节点；步骤2：源节点发起路由请求，并创建一个路由节点ID列表，源节点的ID位于列表首位，非目的节点收到请求后依次将自己的ID添加到ID列表中，并转发路由请求，目的节点收到路由请求后，依据ID列表原路径返回路由应答，确定最佳通信路线和备用路线；步骤3：源节点通过步骤2确定的最佳通信路线向目的节点发送验证帧，测试并计算当前频段和信道通信质量；步骤4：根据步骤3计算得到的通信质量结果，选择通信制式。2.如权利要求1所述的一种海上多移动异构平台短距离组网方法，其特征在于：所述网络信息表存储了各网络节点的基本信息，包括网络节点ID、节点位置及节点状态；ID是网络节点的唯一标识符，网络节点间通过ID进行身份识别。3.如权利要求1所述的一种海上多移动异构平台短距离组网方法，其特征在于：在步骤1中，网络节点的移动、加入、退出及故障引起网络拓扑结构变化时，每个网络节点动态更新网络信息进行网络同步；网络拓扑结构在簇状树形网络、星型网络和网状网络形式间切换。4.如权利要求1所述的一种海上多移动异构平台短距离组网方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：当一源节点要与某个目的节点进行通信并且尚未得到前往目的节点的有效路径时，源节点向它的邻居节点广播一个路由请求，当邻居节点收到路由请求后，首先判断自己是否属于目的节点，如果是目的节点则根据ID列表原路径返回路由请求应答；如果不是目的节点且非终端节点，则将自己的ID插入ID列表，并继续向邻居节点广播，直到发现目的节点并返回路由应答。5.如权利要求4所述的一种海上多移动异构平台短距离组网方法，其特征在于：当...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤朋，张江梅，冯兴华，刘有用，姚娟，刘灏霖，高翔，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51