专利名称：一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法
技术领域：
本发明涉及具有位置辅助的移动自组网的路由方法，特别是一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法，属于无线自组网路由技术领域。
背景技术：
传统的移动自组网路由协议主要有DSR (动态源路由协议)、AODV (无线自组网按需距离矢量路由协议)、DSDV(目标序列距离矢量路由协议)等。由于路由发现的广播特性以及路径较长时，路由很容易失效，导致大量的路由开销，因此它们的一个主要缺点是不适合中大规模、中高速运动的场合。因此人们提出许多基于位置的路由协议，用来解决传统路由协议的不足。基于位置的路由协议利用节点的位置信息来完成数据的转发，不需要维持端到端的路由，不需要维持全部节点的信息，所以它具有很好的可扩展性和更好的性能。但现有的很多基于位置的路由协议，为获得节点的位置，需要有一个服务器能提供所有节点的位置信息，维护的数据量很大，查询时间长。为克服这些缺点，引入了导航定位信息，可以根据需要实时获得本身节点的信息，然后根据自组网定位辅助动态路由算法进行路由。另外，移动自组织网络在路由发现和路由过程中，会不停地向周围发送无线电波， 但对于山区的移动自组织网络，由于山区的地形特点，在有些时候会经常发送一些无用的无线电波，这样浪费了节点的电量，而续航时间对于移动自组织网是非常重要的，因此引入了导航定位信息和山区地图信息相结合，在特定时刻进行定向发送无线电波，这样极大的延长了节点的续航时间，这对于提高移动自组织网络节点的可用性，以及整个移动自组织网络的可用性是极其重要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法。它具有路由建立时间短，路由精确的特点，还可结合山区地图信息，根据地形特点只进行定向无线电波发送，节省节点电量，提高移动自组织网络的可用性。本发明的技术方案具体是这样实现的基于导航定位信息的移动自组网的路由方法，包括如下步骤①.GPS (美国的全球定位系统)RF (射频)模块接收来自导航卫星的射频信号，对其进行处理后把基带信号输出给GPS基带模块；②.GPS基带模块对导航基带信号进行捕获、跟踪、解算处理后输出PVT (位置速度时间)数据；③.自组网RF模块接收来自其他周围节点的射频信号，对其进行处理后把自组网基带信号输出给自组网路由模块，同时把来自自组网路由模块的需要发送的数据进行处理后发射出去；④.自组网路由模块对自组网基带信号进行处理，得到自组网路由数据和传输数据，并把这些数据输出到存储模块，同时把需要发送的数据输出给自组网RF模块；⑤.自组网路由模块在MCU(微控制器)控制模块的控制下，根据自组网路由数据和PVT数据，采用自组网定位辅助动态路由算法进行路由发现过程，之后建立路由拓扑，把拓扑中发现的各个节点的位置信息附加到路由表中，同时进行路由维护作为本技术方案的一种改进，在上述步骤②和③之间还可包括步骤a.存储模块中嵌入包含移动节点周围地形信息的地图数据；b. MCU控制模块根据PVT数据及存储模块中的地图数据，计算移动节点在不同方向上的坡度系数，并把坡度系数输出到路由地图中；c. MCU控制模块根据路由地图中的数据调整智能天线发射接收的方向和功率，关闭不具备通信条件的方向上的发射接收；作为本技术方案的另一种改进，在步骤c之后还包括步骤d.移动节点根据其移动速度决定定位和智能天线发射接收方向的重新计算时间间隔，如果计算结果已变化，就重新对智能天线的发射接收方向和功率进行调整控制如果没有变化，则不进行调整控制e.路由表中维护路由的失效时间依据上面计算的时间间隔，如果路由表中维护的路由生存期超过了此时间间隔，那么此路由失效，在路由表中删除此路由。本发明相比背景技术具有如下优点1、本发明是一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法，它具有路由建立时间短，路由精确的特点。2、本发明一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法在山区应用时，可结合山区地图信息，根据地形特点只进行定向无线电波发送，节省节点电量，提高移动自组织网络的可用性。
图1是本发明所述的基于导航定位信息的移动自组网路由的结构简图。图1中，100为自组网RF模块、101为自组网路由模块；200为GPS RF模块、201为 GPS基带模块、300为MCU控制模块、400为LocalBUS总线、500为存储模块。图2是本发明所述的基于导航定位信息的移动自组网路由地图的方向示意图。图3是本发明所述的基于导航定位信息的移动自组网路由地图数据的计算方法示意图。图4是本发明所述的基于导航定位信息的移动自组网路由地图示意图。
具体实施例方式在下面的说明中，公知的功能或结构将不再详细说明，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。参照图1，本发明实施例包括自组网RF模块100、自组网路由模块101、GPS RF模块200、GPS基带模块201、MCU控制模块300、LocalBUS总线400和存储模块500。图1是本发明实施例的结构简图。本发明基于导航定位信息的移动自组网路由中的自组网RF模块100出入端2脚与自组网路由模块101出入端1脚连接，GPS RF模块200出端2脚与GPS基带模块201入端1脚连接，自组网RF模块100出入端3脚、自组网路由模块101出入端2脚、GPS RF模块200出入端3脚、GPS基带模块201出入端2脚、MCU控制模块300出入端1脚、存储模块 500出入端1脚分别与LocalBUS总线400连接，MCU控制模块300通过LocalBUS总线对自组网RF模块100、自组网路由模块101、GPS RF模块200、GPS基带模块201、存储模块500 进行控制。它是这样工作的首先，GPS RF模块接收来自导航卫星的射频信号，对其进行处理后把基带信号输出给GPS基带模块；GPS基带模块对导航基带信号进行捕获、跟踪、解算等处理后输出PVT 数据；存储模块中嵌入包含移动节点周围地形信息的地图数据；MCU控制模块根据PVT 数据及存储模块中的地图数据，计算移动节点在不同方向上的坡度系数，并把坡度系数输出到路由地图中；MCU控制模块根据路由地图中的数据调整智能天线发射接收的方向和功率，关闭不具备通信条件的方向上的发射接收；自组网RF模块接收来自其他周围节点的射频信号，对其进行处理后把自组网基带信号输出给自组网路由模块，同时把来自自组网路由模块的需要发送的数据进行处理后发射出去；自组网路由模块对自组网基带信号进行处理，得到自组网路由数据和传输数据， 并把这些数据输出到存储模块，同时把需要发送的数据输出给自组网RF模块；自组网路由模块在MCU控制模块的控制下，根据自组网路由数据和PVT数据，采用自组网定位辅助动态路由算法进行路由发现过程，之后建立路由拓扑，把拓扑中发现的各个节点的位置信息附加到路由表中，同时进行路由维护。移动节点在不同方向上的坡度系数是这样计算的，首先根据所在位置信息与地形信息计算所在位置不同方向(参照图2)的坡度系数(参照图3)，坡度系数即为所在位置地面与水平面所成角度的函数，当角度小于等于30时，坡度系数为1，角度大于30小于等于 45时，坡度系数为2，角度大于45小于等于75时，坡度系数为3，角度大于75时，坡度系数为4。坡度系数为1即表示智能天线可以低功率发射信号，坡度系数为2即表示智能天线以中功率发射信号，坡度系数为3即表示智能天线以高功率发射信号，坡度系数为4即表示智能天线停止发射信号。图4中的ESWN对应图2中的方向东、南、西、北四个方向。把不同方向上计算的坡度系数填入到图4中的路由地图中。在进行路由发现，建立路由拓扑时，根据图4所示的路由地图中的数据调整智能天线发射的方向及发射功率，可能全向发射，也可能半向、或者部分方向进行发射，同时发射信号的功率可能采用低功率、中功率或者高功率进行发射。移动节点根据其移动速度决定定位和智能天线发射接收方向的重新计算时间间隔，如果计算结果已变化，就重新对智能天线的发射接收方向和功率进行调整控制；如果没有变化，则不进行调整控制；路由表中维护路由的失效时间依据上面计算的时间间隔，如果路由表中维护的路由生存期超过了此时间间隔，那么此路由失效，在路由表中删除此路由。实施例本发明的GPS RF模块、GPS基带模块和自组网RF模块采用商用芯片来实现、自组网路由模块采用FPGA(现场可编程门阵列)来实现，FPGA中嵌入自组网路由处理程序；MCU控制模块采用ARM9TDMI芯片、显示屏、扬声器、存储模块、人机接口、电源模块采用通用的商用芯片来实现，智能天线也采用商用产品来实现。
当然，本发明不局限于上述具体实施方式
，实施本发明时也可采用其他电子器件来实现，如GPS RF模块、自组网RF模块采用自行研制的RF芯片或其他商用芯片，GPS基带模块、自组网路由模块采用自行研制的芯片、FPGA或其他商用芯片，MCU控制模块采用其他自行研制的MCU或其他商用MCU芯片，只要其采用的路由方法与本发明一致，则均落入本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法，其特征在于包括步骤①.GPSRF模块接收来自导航卫星的射频信号，对其进行处理后把基带信号输出给 GPS基带模块；②.GPS基带模块对导航基带信号进行捕获、跟踪、解算处理后输出PVT数据；③.自组网RF模块接收来自其他周围节点的射频信号，对其进行处理后把自组网基带信号输出给自组网路由模块，同时把来自自组网路由模块的需要发送的数据进行处理后发射出去；④.自组网路由模块对自组网基带信号进行处理，得到自组网路由数据和传输数据， 并把这些数据输出到存储模块，同时把需要发送的数据输出给自组网RF模块；自组网RF模块把来自自组网路由模块的需要发送的数据进行处理后发射出去；⑤.自组网路由模块在MCU控制模块的控制下，根据自组网路由数据和PVT数据，采用自组网定位辅助动态路由算法进行路由发现过程，之后建立路由拓扑，把拓扑中发现的各个节点的位置信息附加到路由表中，同时进行路由维护。
2.根据权利要求1所述的一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法，其特征还在于步骤②和③之间包括步骤a.存储模块中嵌入包含移动节点周围地形信息的地图数据；b.MCU控制模块根据PVT数据及存储模块中的地图数据，计算移动节点在不同方向上的坡度系数，并把坡度系数输出到路由地图中；c.MCU控制模块根据路由地图中的数据调整智能天线发射接收的方向和功率，关闭不具备通信条件的方向上的发射接收。
3.根据权利要求2所述的一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法，其特征还在于在步骤c之后还包括步骤d.移动节点根据其移动速度决定定位和智能天线发射接收方向的重新计算时间间隔， 如果计算结果已变化，就重新对智能天线的发射接收方向和功率进行调整控制；如果没有变化，则不进行调整控制；e.路由表中维护路由的失效时间依据上面计算的时间间隔，如果路由表中维护的路由生存期超过了此时间间隔，那么此路由失效，在路由表中删除此路由。
全文摘要
本发明公开了一种基于导航定位信息的移动自组网的路由方法，它涉及移动无线自组网路由技术领域。本发明中GPS RF模块与GPS基带模块接收导航定位信息进行定位，移动节点根据定位信息及周围地形信息特点，动态调整智能天线发射接收的方向和功率，可能全向，也可能半向、或者部分方向进行发射接收，自组网路由模块采用自组网定位辅助动态路由算法进行路由发现、路由建立及路由维护过程。本发明具有路由建立时间短，路由精确的特点，应用于山区时，可结合山区地图信息，根据地形特点只进行定向无线电波发送，节省移动节点电量，提高移动自组织网络的可用性。
文档编号H04L12/56GK102164394SQ20111006563
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者李斌, 杜克明, 许仕龙 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所