水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法和装置制造方法及图纸

本申请提出了一种水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法和装置，其中，方法包括：获取源节点和目的节点；计算源节点和目的节点之间的多条路径的路径传输成功率；基于贝叶斯定理建立的概率模型，确定多条路径的编码块传输的分配方案；源节点对原始数据进行纠删编码后，根据分配方案在多路径上传输编码块。由此，实现了编码块在多路径上的有序传输，充分利用了信道资源并提高了传输成功率，改善水下网络系统的传输性能。

【技术实现步骤摘要】
水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法和装置
本申请涉及水下自组网
，尤其涉及一种水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法和装置。
技术介绍
作为大范围海洋信息获取的重要手段，水下传感器网络技术研究近年来得到快速发展。在民用领域，水下传感器网络可以广泛应用于海洋科学研究、气象水文数据采集、环境污染监测、海洋灾难预警和海洋珍稀生物保护等方面。在军用领域，水下传感器网络可以持续为海上作战提供水下探测信息，实现区域海域监测、威胁目标的警戒识别，以及潜艇的远程定位导航等。在海洋信息的开发领域，水下传感器网络的研究具有巨大发展潜力。而这些传感器节点能够在海洋环境没有或缺乏基础设施布放的网络环境中实现信息的交互和协同工作涉及到很多的通信技术，其中，关键技术之一就是水下自组网通信技术。然而，水声信道受到通信带宽有限、多普勒频移、多径效应等因素的限制，海洋环境下通信具有通信传输时延长、数据传输速率不对称、通信链路频繁中断、误码率高而且传输节点资源有限的特征，在实现可靠的水下传感器自组网方面面临着许多问题。现有的纠删编码结合多路径传输的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法，其特征在于，包括如下步骤：/n获取源节点和目的节点；/n计算所述源节点和所述目的节点之间的多条路径的路径传输成功率；/n基于贝叶斯定理建立的概率模型，确定所述多条路径的编码块传输的分配方案；/n所述源节点对原始数据进行纠删编码后，根据所述分配方案在多路径上传输编码块。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取源节点和目的节点；
计算所述源节点和所述目的节点之间的多条路径的路径传输成功率；
基于贝叶斯定理建立的概率模型，确定所述多条路径的编码块传输的分配方案；
所述源节点对原始数据进行纠删编码后，根据所述分配方案在多路径上传输编码块。


2.如权利要求1所述的水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法，其特征在于，所述计算所述源节点和所述目的节点之间的多条路径的路径传输成功率，包括：
根据水声传播衰减模型，在单一频率下，节点之间的路径损耗表示为公式(1)：



其中，d为传播距离，单位是km；x为衰减因子；f是信号频率，单位是kHz；为衰减系数，单位是dB/km，通过公式(2)计算所述衰减系数；



通过公式(3)-(6)得到海洋湍流噪声、航运噪声、风浪噪声和热噪声；
10lg(Nt(f))＝17-30lg(f)(3)；
10lg(Ns(f))＝40+20(s-0.5)+26lg(f)-60lg(f+0.03)(4)；
10lg(Nw(f))＝50+7.5(w0.5)+20lg(f)-40lg(f+0.4)(5)；
10lgNth(f)＝-15+20lg(f)(6)；
根据所述海洋湍流噪声、所述航运噪声、所述风浪噪声和所述热噪声计算总环境噪声表示为公式(7)：
N(f)＝Nt(f)+Ns(f)+Nw(f)+Nth(f)(7)；
其中，s是舰船密度，为0到1之间的值；w是风速，单位是m/s；
根据所述总环境噪声计算平均信噪比表示为公式(8)：



其中，PR(f)是平均传输功率，误比特率通过公式(9)计算，则对于有m个bit的数据包的传输成功率为公式(10)：



P＝(1-pe(d))m(10)；
假设所述多条路径为A1,A2,...,AL共L条路径，Ai表示第i条路径，Si表示在路径Ai上传输成功的概率，其中，L≥1，1≤i≤L，根据路径上的多个中继节点间的链路传输成功率获得路径的传输成功率表示为公式(11)：



其中，M是路径包含的链路总条数，Pj是第j条链路的传输成功率。


3.如权利要求1所述的水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法，其特征在于，所述基于贝叶斯定理建立的概率模型，确定所述多条路径的编码块传输的分配方案，包括：
B表示所述目的节点成功收到一个编码块这一事件,P(Ai)表示使用每条路径的概率，则P(B|Ai)代表在路径Ai成功传输编码块的概率；
已知所述目的节点成功收到一个编码块，则这个编码块来自路径Ai的概率表示为P(Ai|B)，通过公式(12)-(14)进行计算；



P(B|Ai)＝Si(13)；



假设将原始数据分成k个数据块，并进行纠删编码，生成n个编码块，其中n-k是冗余块的数目；
所述目的节点应该至少收到所述n个编码块中的任意k个编码块，则所述k个编码块中来自Ai的编码块数目表示为kP(Ai|B)，用Xi表示在路径Ai上分发的编码块的数目，可得满足的条件，如公式(15)-(17)所示：



XiSi≥kP(Ai|B)(16)；



根据上述满足的条件，根据公式(18)计算Xi，即当小于n时，Xi等于否则，Xi等于n，则确定分配方案；





4.如权利要求3所述的水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法，其特征在于，所述源节点对原始数据进行纠删编码后，根据所述分配方案在多路径上传输编码块，包括：
根据所述分配方案，从n个编码块中依次取出相应数目的编码块，当所述n个编码块取完之后再从第一个编码块开始取，在路径上进行传输。


5.如权利要求1所述的水下传感器自组网多路径传输纠删编码块分配方法，其特征在于，所述源节点对原始数据进行纠删编码，包括：
编码矩阵E是n*k阶矩阵，原始数据分为k个数据块D0～Dk-1，数据矩阵D是k*1阶矩阵；根据所述编码矩阵E和所述k个数据块进行编码，将所述原始数据编码为n个编码块C0～Cn-1,如公式(19)所示：...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇遵莉，王婵，雷鸣，赵民建，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33