数组的所有元素都为O ;和aMsr设置为O;其中所述L为预设值； 所述步骤2的具体实现包括:当所述数据包传输至任意一个中继节点，则所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的PLen采用如下第一公式计算，bFlt采用如下第二公式计算，aMsr采用如下第三公式计算，SEQ和sArr保持不变； 所述第一公式如下:PLeni=PLeni !+I所述第二公式如下:bFltfF (bFlt； !, pLen；, j) 所述第三公式如下: aMsr^aMsr； !+PLeni^Dj [SEQk] 其中，所述j为所述任意一个中继节点的ID,所述PLeni为所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的pLen，所述PLeni 所述任意一个中继节点的前一传输节点处所述数据包的包头文件的pLen，所述bFlt为所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的bFlt，所述bFlt;:为所述任意一个中继节点的前一传输节点处所述数据包的包头文件的bFlt，所述F(bFlti !, pLen；, j)为所述解函数，所述aMsr ;为所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的aMsr，所述aMsr; i为所述任意一个中继节点的前一传输节点处所述数据包的包头文件的aMsr，所述SEQk为所述数据包的包头文件的SEQ，所述Dj [SEQk]为所述任意一个中继节点的高斯分布数组中的第SEQk个数值； 所述F (bFlt； !, pLen；, j)为所述bFlt;求解函数，其求解关系为: 所述任意一个中继节点处都具有预先设置的H个哈希函数Vn=fn(PLeni, j), n=l, 2......H，且Vn e {O，I, 2……L-1};根据Vn的取值，将bFlt,激组中的Vn位设置为I，其它位保持不变。4.根据权利要求2所述一种物联网数据传输路径恢复方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现包括: 步骤31，根据信宿节点处所述数据包的包头文件的sArr搜索所述数据库；如果获得具有与所述sArr相同sArr的同sArr的包头文件，则执行步骤32 ;反之，执行步骤4 ； 步骤32，判断信宿节点处所述数据包的包头文件的pLen与所述同sArr的包头文件的pLen是否相同；如果相同，则执行步骤33 ;反之，执行步骤4 ； 步骤33，判断信宿节点处所述数据包的包头文件的bFlt与所述同sArr的包头文件的bFlt是否相同；如果相同，则所述同sArr的包头文件为所述相匹配的包头文件，并执行步骤34;反之，执行步骤4; 步骤34，根据所述相匹配的包头文件搜索所述数据库；如果所述相匹配的包头文件的对应数据包的传输路径已恢复，则将所述对应数据包的传输路径作为所述数据包的传输路径，结束操作；反之，执行步骤4。5.根据权利要求2所述一种物联网数据传输路径恢复方法，其特征在于，所述步骤4的具体实现包括: 步骤41，利用稀疏重现法分别根据预设值个所述相匹配的包头文件的SEQ和信宿节点处所述数据包的包头文件的SEQ提取物联网各节点的高斯分布数组中的第SEQ个数值组成第一矩阵； 步骤42，将预设值个所述相匹配的包头文件的aMsr和信宿节点处所述数据包的包头文件的aMsr组成与所述第一矩阵中各包头文件的SEQ排列对应的列矩阵形式的第二矩阵； 步骤43，利用压缩传感法，通过如下第四公式求解所述数据包的传输路径信息向量列矩阵，从而获知所述数据包的传输路径； 其中，所述第四公式如下: Y=XXS 其中，X为所述第一矩阵，Y为所述第二矩阵，S为所述数据包的传输路径信息向量列矩阵。6.一种物联网数据传输路径恢复系统，其特征在于，包括初始化模块、包头文件更新模块、传输路径查询模块和传输路径求解模块； 所述初始化模块，其用于数据包在源节点时，初始化源节点处所述数据包的包头文件； 所述包头文件更新模块，其用于所述数据包传输过程中，根据所述数据包到达的中继节点，实时修改所述中继节点处所述数据包的包头文件； 所述传输路径查询模块，其用于所述数据包到达信宿节点时，根据信宿节点处所述数据包的包头文件搜索数据库；如果，获得与信宿节点处所述数据包的包头文件相匹配的包头文件，且所述相匹配的包头文件的对应数据包的传输路径已恢复，则将所述对应数据包的传输路径作为所述数据包的传输路径，结束操作；否则，驱动所述传输路径求解模块工作； 所述传输路径求解模块，其用于当数据库中所述相匹配的包头文件的个数累积到预设值后，将稀疏重现法和压缩传感法相结合求解所述数据包的传输路径，并将所述数据包的传输路径和信宿节点处所述数据包的包头文件相对应存储于所述数据库。7.根据权利要求6所述一种物联网数据传输路径恢复系统，其特征在于，所述包头文件包括数据包序列号SEQ、数据包源节点地址sArr、数据包传输路径长度pLen、数据包传输过程中传输路径信息数组bFlt和数据包传输过程中传输路径信息编码方式aMsr。8.根据权利要求7所述一种物联网数据传输路径恢复系统，其特征在于， 所述初始化模块，其具体用于将源节点处所述数据包的包头文件的PLen设置为O ;bFlt设置为长度L的数组，所述数组的所有元素都为O ;和aMsr设置为O;其中所述L为预设值； 所述包头文件更新模块包括pLen更新单元、bFlt更新单元、aMsr更新单元、SEQ保持单元和sArr保持单元； 所述pLen更新单元，其用于采用如下第一公式计算所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的PLen ; 所述bFlt更新单元，其用于采用如下第二公式计算所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的bFlt ; 所述aMsr更新单元，其用于采用如下第三公式计算所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的aMsr ； 所述SEQ保持单元，其用于保持所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的SEQ不变； 所述sArr保持单元，其用于保持所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的s Arr不变； 所述第一公式如下:PLeni=PLeni !+I所述第二公式如下:bFltfF (bFlt； !, pLen；, j) 所述第三公式如下: aMsr^aMsr； !+PLeni^Dj [SEQk] 其中，所述j为所述任意一个中继节点的ID,所述PLeni为所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的pLen，所述PLeni 所述任意一个中继节点的前一传输节点处所述数据包的包头文件的pLen，所述bFlt为所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的bFlt，所述bFlt;:为所述任意一个中继节点的前一传输节点处所述数据包的包头文件的bFlt，所述F(bFlti !, pLen；, j)为所述解函数，所述aMsr ;为所述任意一个中继节点处所述数据包的包头文件的aMsr，所述aMsr; i为所述任意一个中继节点的前一传输节点处所述数据包的包头文件的aMsr，所述SEQk为所述数据包的包头文件的SEQ，所述Dj [SEQk]为所述任意一个中继节点的高斯分布数组中的第SEQk个数值； 所述F (bFlt； !, pLen；, j)为所述bFlt;求解函数，其求解关系为: 所述任意一个中继节点处都具有预先设置的H个哈希函数Vn=fn(PLeni, j), n=l, 2......H，且Vn e {O，I, 2……L-1};根据Vn的取值，将bFlt,激组中的Vn位设置为I，其它位保持不变。9.根据权利要求7所述一种物联网数据传输路径恢复系统，其特征在于，所述传输路径查询模块包括sArr匹配单元、pLen判断单元、bFlt判断单元和传输路径赋值单元； 所述sArr匹配单元，其用于根据信宿节点处所述数据包的包头文件的sArr搜索所述数据库；如果获得具有与所述sArr相同sArr的同sArr的包头文件，则驱动所述pLen判断单元工作；反之，驱动所述传输路径求解模块工作； 所述pLen判断单元，其用于判断信宿节点处所述数据包的包头文件的pLen与所述同sArr的包头文件的pLen是否相同；如果相同，则驱动所述bFlt判断单元工作；反之，驱动所述传输路径求解模块工作； 所述bFlt判断单元，其用于判断信宿节点处所述数据包的包头文件的bFlt与所述同sArr的包头文件的bFlt是否相同；如果相同，则所述同sArr的包头文件为所述相匹配的包头文件，并驱动所述传输路径赋值单元工作；反之，驱动所述传输路径求解模块工作；所述传输路径赋值单元，其用于根据所述相匹配的包头文件搜索所述数据库；如果所述相匹配的包头文件的对应数据包的传输路径已恢复，则将所述对应数据包的传输路径作为所述数据包的传输路径，结束操作；反之，驱动所述传输路径求解模块工作。10.根据权利要求7所述一种物联网数据传输路径恢复系统，其特征在于，所述传输路径求解模块包括第一矩阵生成单元、第二矩阵生成单元和传输路径信息向量列矩阵求解单元; 所述第一矩阵生成单元，其用于利用稀疏重现法分别根据预设值个所述相匹配的包头文件的SEQ和信宿节点处所述数据包的包头文件的SEQ提取物联网各节点的高斯分布数组中的第SEQ个数值组成第一矩阵； 所述第二矩阵生成单元，其用于将预设值个所述相匹配的包头文件的aMsr和信宿节点处所述数据包的包头文件的aMsr组成与所述第一矩阵中各包头文件的SEQ排列对应的列矩阵形式的第二矩阵； 所述传输路径信息向量列矩阵求解单元，其用于利用压缩传感法，通过如下第四公式求解所述数据包的传输路径信息向量列矩阵，从而获知所述数据包的传输路径； 其中，所述第四公式如下: Y=XXS 其中，X为所述第一矩阵，Y为所述第二矩阵，S为所述数据包的传输路径信息向量列矩阵。
【专利摘要】本发明涉及一种物联网数据传输路径恢复方法及系统，初始化源节点处所述数据包的包头文件；根据所述数据包到达的中继节点，实时修改所述中继节点处所述数据包的包头文件；根据信宿节点处所述数据包的包头文件搜索数据库，如果，获得相匹配的包头文件，且相匹配的包头文件的对应数据包的传输路径已恢复，则将对应数据包的传输路径作为所述数据包的传输路径；否则，将稀疏重现法和压缩传感法相结合求解所述数据包的传输路径。本发明实现了，查询和求解两种途径相结合，有效提高数据传输路径恢复效率；实现不需获取无线传感器网络中内部数据包相关性，简单方便，资源消耗低；且在拓扑发生变化和数据包丢失率较高的情况下，能高效恢复数据传输路径。
【IPC分类】H04W84/18, H04L12/703
【公开号】CN105119819
【申请号】CN201510433676
【发明人】彭凯, 陈凯, 桂宾, 李俊峰, 胡国亮, 王栋云, 马威
【申请人】武汉烽火凯卓科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月22日