[發(fā)明專利]船載自組網(wǎng)中利用位置信息啟發(fā)式的路由方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010601309.8
• 申請(qǐng)日: 2010-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102572998A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江有福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江海洋學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W40/20
• 分類號(hào): H04W40/20;H04W40/22
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種船載自組網(wǎng)中利用位置信息啟發(fā)式的路由方法，應(yīng)用于船舶組網(wǎng)通信。

背景技術(shù)

當(dāng)前的海事通信如數(shù)字選擇性呼叫、單邊帶無(wú)線電話、衛(wèi)星搜救系統(tǒng)等，它們帶寬窄、信號(hào)穩(wěn)定性差，價(jià)格昂貴。船載識(shí)別系統(tǒng)(AIS)停留在單向9.6kbps低數(shù)據(jù)率的傳輸水平，雙向通信還需借助其它技術(shù)手段。寬帶通信領(lǐng)域例如3G網(wǎng)絡(luò)，雖然其移動(dòng)通信網(wǎng)覆蓋范圍較寬，但短距離船舶例如艦隊(duì)航行、近港船舶等，近距離自組組網(wǎng)，具有數(shù)兆以上的帶寬，便捷和廉價(jià)上優(yōu)于3G網(wǎng)絡(luò)。所以，擴(kuò)充現(xiàn)有的AIS基站監(jiān)控系統(tǒng)使之具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，進(jìn)一步可以利用該功能組建寬帶船載移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)(Shipborne?AdHoc?Network，SANET)，實(shí)現(xiàn)船-岸-Internet聯(lián)網(wǎng)，是海上通信的未來(lái)發(fā)展方向。

由于船舶能夠收到周圍船舶AIS廣播的GPS定位信息和航跡航向等其它有益信息，所以基于地理定位信息的路由協(xié)議更適合SANET，并且地理路由以其可擴(kuò)展性好、不需要存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)表、貪婪式轉(zhuǎn)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)議的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。但是地理路由需要解決兩個(gè)問(wèn)題，其一，必須預(yù)先發(fā)布其位置信息；其二，遭遇拓?fù)淇斩?Void)問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外基于地理定位信息的路由協(xié)議中具有代表性的有：①基于區(qū)域泛洪，算法簡(jiǎn)單，但泛洪通訊復(fù)雜度高；②基于貪婪轉(zhuǎn)發(fā)。采用相關(guān)鄰接圖等對(duì)全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行約簡(jiǎn)，把網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接狀態(tài)映射成平面圖，也有采用局部化Delaunay三角剖分構(gòu)造平面圖并以此作為網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)拓?fù)?，但其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜。

目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有針對(duì)SANET設(shè)計(jì)的路由協(xié)議。由于船舶能夠收到周圍船舶AIS廣播的GPS定位信息和航跡航向等其它有益信息，所以基于地理定位信息的路由協(xié)議更適合SANET，并且地理路由以其可擴(kuò)展性好、不需要存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)表、貪婪式轉(zhuǎn)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)議的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。但是地理路由需要解決兩個(gè)問(wèn)題，其一，必須預(yù)先發(fā)布其位置信息；其二，遭遇拓?fù)淇斩磫?wèn)題。比如現(xiàn)有的基于地理定位的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略雖更適合SANET環(huán)境。但是，貪婪轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)遭遇本地最小的拓?fù)淇斩磫?wèn)題，因此有待提出一種能預(yù)測(cè)拓?fù)淇斩创嬖诓⒛芾@過(guò)拓?fù)淇斩吹霓D(zhuǎn)發(fā)策略。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，提供一種能提前預(yù)測(cè)拓?fù)淇斩创嬖诓⒛艹晒@過(guò)拓?fù)淇斩吹拇d自組網(wǎng)中利用位置信息啟發(fā)式的路由方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：該船載自組網(wǎng)中利用位置信息啟發(fā)式的路由方法，包括采用貪婪轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)的基于地理位置路由策略主模塊，其特征在于：還包括采用啟發(fā)式搜索設(shè)計(jì)的繞過(guò)拓?fù)淇斩捶椒ê筒捎民R爾可夫狀態(tài)鏈設(shè)計(jì)的拓?fù)淇斩搭A(yù)測(cè)模型這兩個(gè)主模塊，當(dāng)貪婪轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中遇到“本地最小問(wèn)題”時(shí)，調(diào)用啟發(fā)式搜索算法以繞過(guò)拓?fù)淇斩?，并用馬爾可夫狀態(tài)鏈提前預(yù)測(cè)拓?fù)淇斩吹拇嬖诤途?，進(jìn)而優(yōu)化啟發(fā)式搜索，啟發(fā)式搜索結(jié)束后返回貪婪轉(zhuǎn)發(fā)，還包括有一地理位置服務(wù)模型輔助模塊，該輔助模塊用于給上述三個(gè)主模塊提供地理定位信息。這樣，通過(guò)該方法既可以提前預(yù)測(cè)拓?fù)淇斩吹拇嬖?，而且通過(guò)啟發(fā)式算法能繞過(guò)拓?fù)淇斩磸亩岣叽d自組網(wǎng)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略是：?jiǎn)l(fā)式算法為主線，以貪婪轉(zhuǎn)發(fā)、位置服務(wù)和拓?fù)淇斩搭A(yù)測(cè)為輔助手段，解決SANET高效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)問(wèn)題。對(duì)SANET動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的拓?fù)淇斩磫?wèn)題，建立其可預(yù)測(cè)感知的數(shù)學(xué)模型和可預(yù)測(cè)其精度的辨識(shí)方法，在全局動(dòng)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中求得局部穩(wěn)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持。本發(fā)明的主要技術(shù)方法有：(1)利用鄰域船舶地理定位信息，設(shè)計(jì)繞過(guò)拓?fù)淇斩吹母咝实膯l(fā)函數(shù)和啟發(fā)式算法；(2)建立螺旋網(wǎng)格(Spiral?Grid)分布式位置服務(wù)(Location?Service)模型。位置服務(wù)模型應(yīng)該達(dá)到的效果是：距離被服務(wù)節(jié)點(diǎn)越近，服務(wù)節(jié)點(diǎn)越密，從而被服務(wù)的概率越高。(3)利用位置服務(wù)機(jī)制和鄰域地理定位知識(shí)，建立能夠提前預(yù)測(cè)拓?fù)淇斩创嬖诘鸟R爾可夫預(yù)測(cè)模型。各個(gè)模塊既相對(duì)獨(dú)立又相互配合而形成統(tǒng)一的整體，模塊的技術(shù)特點(diǎn)詳述如下：

1、啟發(fā)式算法