基于北斗卫星导航系统的无线自组网快速路由方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于北斗卫星导航系统的无线自组网的快速路由方法和系统。本系统由三大模块组成：无线自组网络（1）、北斗卫星导航系统（2）、地面控制中心（3）。无线自组网中每个节点都带有北斗卫星定位模块，能够自动定位并记录。北斗卫星导航系统除了提供定位服务外，还提供信息转发功能。控制中心负责接收无线自组网中节点的路由请求并给予回复。首先，无线自组网各节点接收北斗卫星信号进行定位、扫描各自邻居节点并保存。然后，各节点将定位坐标及邻居节点信息通过卫星转发给控制中心。某节点A请求与节点N连接时，先将路由请求通过卫星转发给控制中心，然后控制中心查找A节点跟N节点的坐标，根据各个节点的邻居节点信息计算路由路径，并将路由路径信息发送给路径上的每一个节点。最后各节点建立连接。
【专利说明】基于北斗卫星导航系统的无线自组网快速路由方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种基于北斗卫星导航系统的无线自组网快速路由方法，其关键在于利用北斗卫星导航系统进行节点定位，利用控制中心进行快速路由选择。
【背景技术】
[0002]无线自组网是由多个分布在一定区域内可移动节点组成，网络中的每个节点都有通讯和路由双重功能。自组网具有良好的移动性、易搭建性等特点，其具有广泛的应用前景，如军事领域、抗洪救灾等。由于自组网中单个节点信号覆盖范围有限，注定其必然是一个多跳、临时、无中心网络。无线信道的变化、节点的加入或移动或退出，都会引起网络拓扑结构的变化，此时就需要路由协议来监控网络拓扑结构的变化、交换路由信息、确定目的节点的位置、产生及维护路由。自组网常见路由协议可分为两大类，主动路由和按需路由。
[0003]主动路由协议要求网内节点周期性地广播路由信息，每个节点都要维护到达其他节点的路由表。其优点是路由寻找所需的时间最小，但缺点是维护开销大、维护时间长、收敛慢。按需路由协议优点是不需要进行周期性的路由信息广播，只有当源节点发起路由请求时，它才在网络中发起一次路由发现，节省了网络资源，但缺点是存在陈旧路由。
[0004]北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。其中，短报文通信能力是美国GPS、俄罗斯GL0NASS系统所不具有的。本系统使用北斗卫星导航系统的短报文通信来转发路由信息。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决现有的无线自组网路由协议的各种缺点，提供一种基于北斗卫星导航系统的快速路由方法。此方法具有快速路由发现、路由维护简单、收敛迅速等特点。
[0006]本发明所述的系统由三大模块组成，无线自组网(I)、北斗卫星(2)、控制中心
(3)。其中，无线自组网由若干节点组成，每个节点都具有主机和路由器的双重身份。北斗卫星给无线节点提供定位和通讯服务。控制中心接收路由请求，为自组网提供路由发现和路由维护功能。
[0007]其中所述无线自组网节点包括五大组成部分。电源给系统其它部分供电，其可以是天阳能电池或者是蓄电池。北斗数据收发模块作用是接收北斗定位信号、发送节点路由请求、接收路由回复。微处理器就相当于无线节点的控制和计算中心，用来处理各种数据。存储器中分为两个区，一个用来存储各种数据，另外一个分区用来存储两张表。一张表用来存储自身的定位坐标(表Al )，另一张表用来存储可到达邻居节点(表A2)。无线数收发据模块用来扫描邻居节点以及数据交换。
[0008]其中所述的北斗卫星为各节点提供定位信号，以及利用短报文通信功能转发节点与控制中心之间的通信。[0009]其中所述控制中心由三大部分组成。北斗数据收发模块用来接收路由请求、发送路由回复等。存储器中存储两张表，一张表存储各个无线节点的位置坐标(表BI)，一张表用来存储各个节点的可到达邻居节点(表B2)。处理器用来处理来自北斗数据收发模块和存储器的各种数据。
[0010]本发明最显著的特点是利用北斗卫星进行定位，利用控制中心来计算路由路径，有效避免了无线自组网的各种路由发现带来的各种问题。如主动路由协议的路由发现会引起网内数据量激增，造成系统压力过大，通信质量下降。又如按需路由协议则会引起路由发现时间过长、存在陈旧路由等。
[0011]本发明最鲜明的特点是路由收敛迅速、具有提供无环路由、避免无穷计算、控制管理开销小、对终端无过高要求、支持单向信道等优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为一种基于北斗卫星导航系统的无线自组网快速路由方法的系统架构图。
[0013]图2为无线节点内部系统结构图。
[0014]图3为控制中心结构图。
[0015]图4为系统工作流程图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种基于北斗卫星导航系统的无线自组网快速路由方法系统。具体如下:
如图2所示，无线自组网节点内部有五大模块。电源模块给整个系统供电。北斗数据收发模块接收北斗卫星信号。微处理器控制整个系统运行、处理数据。存储器分为两个区，一个区存储节点自身定位坐标(表Al)、可到达邻居节点(表A2)。无线数据收发模块用来与周围邻居节点通信。
[0017]如图3所示，控制中心可分为三大模块，分别为北斗数据收发模块、处理器、存储器。北斗卫星数据收发模块用来与北斗卫星传输信号。处理器负责计算路由路径、控制系统运行。存储器则存储两张表，一张表存放无线自组网各节点坐标(表BI)，一张表用来存储各节点可到达邻居节点(表B2)。
[0018]路由方法流程如图4:
节点布置完后，各节点定期接收北斗卫星信号定位、扫描周围可到达邻居节点，分别存储在表Al、表A2中。
[0019]节点通过北斗卫星，将表Al、表A2转发给控制中心。控制中心接收后，将各节点的表Al数据整合后存储为表BI，将表A2数据存储为表B2。
[0020]若节点A要向节点N请求通信。整个路由协议可分为路由发现和路由维护。
[0021]路由发现:
节点A通过北斗卫星向控制中心发出与节点N通信请求。
[0022]控制中心结合表B1、表B2计算路由路径，并通过卫星转发给路径上的各节点。
[0023]各节点收到路由信息后，记录各自上一跳路由和下一跳路由。
[0024]路径上的各节点测试路由是否成功，成功则开始通信。[0025]若不成功，源节点通过卫星向控制中心发送重新计算请求。
[0026]路由维护:
路由维护采用两种主动与被动的方式相结合。
[0027]主动路由维护:无线自组网中节点定时接收北斗卫星信号，进行自我定位。若发现节点发生移动且无法跟链路中的邻居节点通信，则节点向控制中心发送链路断开消息。控制中心接收到消息后，向链路中的各节点发送路由断开的消息。链路中各节点接收到消息后则停止通信，等待控制中心发送新的路由消息。
[0028]被动路由维护:无线自组网中某节点发现上一跳路由或下一跳路由断开，则向控制中心发送链路断开消息，控制中心接收到消息后通知链路中各节点停止发送数据包等待新的路由消息。
【权利要求】
1.一种基于北斗导航系统的无线自组网路由系统，由无线自组网络(I)、北斗卫星导航系统(2)、控制中心三大部分组成(3)、自组网节点向控制中心发送路由请求信息，控制中心收到信息后，计算路由路径并将结果返回给节点。
2.如权利要求1所述，自组网各节点最少由五大模块组成，电源模块给节点其他模块供电，保证系统正常运行，北斗数据收发模块用于与北斗卫星通信，包括接收北斗卫星定位信号、收发与控制中心之间的通信，微处理器用于处理北斗卫星数据、系统存储的数据和接收的其他节点的数据，存储器模块用于存储来自处理器的数据，包括接收的其它节点发送的数据、节点自身坐标、邻居节点等，无线数据模块用于扫描邻居节点、和邻居节点通信。
3.北斗卫星导航系统具有发射导航信号和转发信号功能，无线自组网中节点接收定位信号进行定位，通过北斗卫星转发信号功能实现与控制中心交换数据。
4.控制中心负责接收节点路由请求，并将计算后的路由信息发送给路径上的节点。
【文档编号】H04W40/26GK103561448SQ201310576267
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】夏文宇, 吴开军, 吴清, 周亮 申请人:上海海洋大学