[發明專利]一種基于光聲融合的水下傳感網分布式機會路由方法

有效

• 申請號: 201911398905.8
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111065144B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 施威;王景景;徐凌偉;田玉芳;郭瑛;周麗雅;李海濤
• 申請（專利權）人: 青島科技大學;青島勵圖高科信息技術有限公司
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/12;H04W40/22;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 王艷珍

1.一種基于光聲融合的水下傳感網分布式機會路由方法，其特征在于，所述水下傳感網包括若干個節點，至少其中一個節點為匯聚節點，所述節點以其中心作為原點，將三維空間劃分成為若干個收發區間，所述路由方法包括：

（1）、待發送數據的節點作為發射節點，所述發射節點根據所述匯聚節點的位置，從其若干個收發區間內選定匯聚節點位于其輻射范圍內的一個收發區間作為工作收發區間；

（2）、所述發射節點控制其工作收發區間的發射裝置以光通信廣播發送的方式發射測試數據包；

（3）、候選節點計算出其信息度量值，并通過聲通信廣播發送的方式回傳至所述發射節點，所述候選節點為位于所述工作收發區間內且接收到所述測試數據包的節點；

當所述發射節點接收不到回傳的信息度量值時，所述發射節點擴大其工作收發區間，將與當前工作收發區間相鄰的收發區間納入至工作收發區間，返回步驟（2）；

在擴大工作收發區間之后，若所述發射節點仍然接收不到信息度量值，則所述發射節點采用基于位置的水聲機會路由查找最優聲節點，并以聲通信方式將待發送數據傳送至所述最優聲節點；

（4）、所述發射節點對所接收的信息度量值進行排序，根據排序狀況分別為所述信息度量值所對應的節點設置優先級，并將所述優先級添加到待發送數據包頭部，連同待發送數據組成數據包，通過光通信廣播發送的方式在所述工作收發區間中發送；

（5）、按照優先級高低順序，若優先級高的節點以光通信模式成功接收到所述數據包，則選擇其為勝出節點，所述勝出節點以聲通信全向廣播發送的方式發射確認信號，優先級低的節點在接收到確認信號后丟棄所述數據包；若該高優先級候選節點接收失敗，該高優先級節點保持空閑；

（6）、若勝出節點為匯聚節點，則水下通信完成，否則，勝出節點作為下一跳待發送數據的發射節點，返回步驟（1）開始下一跳通信。

2.根據權利要求1所述的路由方法，其特征在于，步驟（1）中所述發射節點根據水下超短基線聲定位的方式確定所述工作收發區間。

3.根據權利要求1所述的路由方法，其特征在于，步驟（2）中所發射的測試數據包中攜帶有計算參數；

步驟（3）中根據所述計算參數計算所述信息度量值。

4.根據權利要求3所述的路由方法，其特征在于，所述計算參數包括：

距離參數，其為候選節點與所述匯聚節點之間的距離；

單跳誤碼率，其為工作收發區間內的候選節點與發射節點的光通信單跳誤碼率；

節點的能量，其為候選節點的剩余電量。

5.根據權利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述最優聲節點作為下一跳待發送數據的節點，返回步驟（1）。

6.根據權利要求1所述的路由方法，其特征在于，步驟（5）中，按照優先級高低順序，低優先級節點若接收數據成功，則首先在等待時間內等待優先級最高的節點發送確認信號，若超過等待時間未接收到確認信號，則等待優先級次高的節點發送確認信號，直至遍歷完所有比其優先級高的節點后選擇該低優先級節點為勝出節點。

7.根據權利要求6所述的路由方法，其特征在于，若所述發射節點采用光通信遍歷完所有優先級的節點后，未收到確認信號，則所述發射節點采用基于位置的水聲機會路由查找最優聲節點，并以聲通信方式將待發送數據傳送至所述最優聲節點。

8.根據權利要求1-7任一項所述的路由方法，其特征在于，所述匯聚節點接收數據之后，將數據通過有線通信方式發送至水面控制中心。

9.根據權利要求4所述的路由方法，其特征在于，候選節點與匯聚節點之間的距離獲得方式采用聲測距方式獲得。

10.根據權利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述節點內設置有光發送器、光接收器、聲發送器、聲接收器、攝像頭以及傳感器，所述傳感器為溫度傳感器、鹽度傳感器、濕度傳感器以及壓力傳感器的任意一種或者多種；

所述節點的外形為正多面體結構，該正多面體結構的每個面分別為一個收發平面，所述光發送器采用由多個方向窄視場LED元件組成的角度分集發射機，所述光發送器可通過指定的一個收發平面或多個收發平面發出定向光束。