技术领域本发明涉及数据传输领域，具体地，涉及一种用于线型无线传感器网络的数据传输方法以及装置。
背景技术：
用于高速列车运行环境监测的线型无线传感器网络由具有感知能力、计算能力以及通信能力的传感器节点组成，所有传感器节点通过自组织的方式组成一对多或者多对一的通信网络，以一跳或者多跳的方式把采集到的传感器数据发送到目的节点。线型无线传感器网络在高速铁路运营环境监测领域具有广阔的应用前景。针对高速列车运行环境—高速铁路的长距离线状的特殊结构，使得线型无线传感器网络的节点数据传输的鲁棒性问题和节点自组网问题成为了人们关注的热点问题。网络数据传输的鲁棒性对于高速列车运行环境监测数据的传输、保证高速列车安全的运行尤为重要。对于线型的无线传感器网络，传统的数据传输方式一般采用基于节点能量有效的最小生成树算法形成数据传输路径。然而，在传统的数据传输方式下，一旦某个传感器节点由于能量耗尽或其它原因造成死亡或受到高速列车、铁路弓电网杆等产生的强电磁场的干扰，将会导致线型无线传感器网络的数据传输的中断。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于线型无线传感器网络的数据传输方法以及装置。其中，所述方法通过使得线型无线传感器网络的传感器节点以自组织的形式形成多条传感器节点不相交的传输路径，不仅减小了线型无线传感器网络中的数据传输对一些特定节点的依赖性，而且还提高了复杂环境下线型无线传感器网络数据传输的鲁棒性。为了实现上述目的，本发明提供一种用于线型无线传感器网络的数据传输方法。所述方法包括：获取自身到相邻传感器节点的距离；根据自身的最大通信范围和到相邻传感器节点的距离计算所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目；接收上一跳相邻传感器节点发送的初始化消息包，所述初始化消息包包括上一跳相邻传感器节点的编号；根据上一跳相邻传感器节点的编号得到自身的编号，并将以自身编号更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号；根据自身的编号和所述传输路径的总数目进行计算；根据计算结果向其它传感器节点广播第二消息包；以及将自身的第二消息包与接收的第二消息包分别进行对比，若第二消息包所包含的计算结果相同，则与该接收的第二消息包对应的传感器节点构成一条到汇聚节点的传输路径，从而形成数量与所述传输路径的总数目相同的传感器节点不相交的传输路径，以实现数据传输。其中，获取自身到相邻传感器节点的距离包括：接收相邻传感器节点广播的位置消息包，所述位置消息包包括所述相邻传感器节点的位置信息；以及根据自身的位置信息和所述相邻传感器节点的位置信息计算自身到所述相邻传感器节点的距离。其中，根据以下公式计算得到所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目：K＝INT(d_max/d)其中，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目，INT(*)表示对*向下取整，d_max表示所述传感器节点的最大通信范围，d表示所获取的到相邻传感器节点的距离。其中，根据上一跳相邻传感器节点的编号得到自身的编号，并将以自身编号更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号包括：将上一跳相邻传感器节点的编号加1得到的编号设置为自身的编号；以自身的编号更新初始化消息包的内容；以及将更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号。其中，所述第二消息包包括所述传感器节点计算所得的模，其中，根据以下公式计算得到所述模：r＝IDmodK其中，r表示所述模，ID表示所述传感器节点的编号，mod表示取模运算，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目。相应地，本发明还提供一种用于线型无线传感器网络的数据传输装置。所述装置包括：获取单元，用于获取自身到相邻传感器节点的距离；第一计算单元，用于根据自身的最大通信范围和到相邻传感器节点的距离计算所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目；接收单元，用于接收上一跳相邻传感器节点发送的初始化消息包，所述初始化消息包包括上一跳相邻传感器节点的编号；编号获取单元，用于根据上一跳相邻传感器节点的编号得到自身的编号，并将以自身编号更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号；第二计算单元，用于根据自身的编号和所述传输路径的总数目进行计算；广播单元，用于根据计算结果向其它传感器节点广播第二消息包；以及传输路径形成单元，用于将自身的第二消息包与接收的第二消息包分别进行对比，若第二消息包所包含的计算结果相同，则与该接收的第二消息包对应的传感器节点构成一条到汇聚节点的传输路径，从而形成数量与所述传输路径的总数目相同的传感器节点不相交的传输路径，以实现数据传输。其中，所述获取单元用于接收相邻传感器节点广播的位置消息包，所述位置消息包包括所述相邻传感器节点的位置信息；以及根据自身的位置信息和所述相邻传感器节点的位置信息计算自身到所述相邻传感器节点的距离。其中，所述第一计算单元根据以下公式计算得到所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目：K＝INT(d_max/d)其中，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目，INT(*)表示对*向下取整，d_max表示所述传感器节点的最大通信范围，d表示所获取的到相邻传感器节点的距离。其中，所述编号获取单元用于将上一跳相邻传感器节点的编号加1得到的编号设置为自身的编号；以自身的编号更新初始化消息包的内容；以及将更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号。其中，所述第二消息包包括所述传感器节点计算所得的模，其中，所述第二计算单元根据以下公式计算得到所述模：r＝IDmodK其中，r表示所述模，ID表示所述传感器节点的编号，mod表示取模运算，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目。通过上述技术方案，使得线型无线传感器网络的传感器节点以自组织的形式形成多条传感器节点不相交的传输路径，这在很大程度上减小了线型无线传感器网络中的数据传输对一些特定节点的依赖性，而且还有效避免了传统数据传输方式由于某个节点死亡或受到电磁场严重干扰而导致的数据传输中断问题，大大提高了复杂环境下线型无线传感器网络数据传输的鲁棒性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输方法的流程图；图2是本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在传统的数据传输方式下，一旦某个传感器节点由于能量耗尽或其它原因造成死亡或受到高速列车、铁路弓电网杆等产生的强电磁场的干扰，将会导致线型无线传感器网络的数据传输的中断。因此，本发明特提供一种用于线型无线传感器网络的数据传输方法。图1是本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输方法的流程图。需要说明的是，所述线型无线传感器网络包括汇聚节点和至少一个用于传输数据的传感器节点。如图1所示，本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输方法包括：在步骤S101中，获取自身到相邻传感器节点的距离。具体地，获取自身到相邻传感器节点的距离包括：接收相邻传感器节点广播的位置消息包，所述位置消息包包括所述相邻传感器节点的位置信息；以及根据自身的位置信息和所述相邻传感器节点的位置信息计算自身到所述相邻传感器节点的距离。在具体的实施方式中，各传感器节点沿着铁路均匀部署，并采用冗余的部署方式，以提高线型无线传感器网络中数据传输的有效性。其中，冗余的部署方式即为在各传感器节点的最大通信范围内至少部署2个传感器节点，且相邻两个传感器节点之间的距离均相同。此外，在具体的实施方式中，所述传感器节点和所述汇聚节点均安装有GPS模块，各传感器节点和所述汇聚节点从各自安装的GPS模块获取自身的位置信息。接着，在步骤S102中，根据自身的最大通信范围和到相邻传感器节点的距离计算所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目。具体地，各传感器节点均为硬件参数相同的同类型节点，且相邻两个传感器节点之间的间距d相同，所述传感器节点根据硬件参数获取最大通信范围。更为具体地，根据以下公式计算得到所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目：K＝INT(d_max/d)其中，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目，INT(*)表示对*向下取整，d_max表示所述传感器节点的最大通信范围，d表示所获取的到相邻传感器节点的距离。接着，在步骤S103中，接收上一跳相邻传感器节点发送的初始化消息包，所述初始化消息包包括上一跳相邻传感器节点的编号。紧接着，在步骤S104中，根据上一跳相邻传感器节点的编号得到自身的编号，并将以自身编号更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号。具体地，将上一跳相邻传感器节点的编号加1得到的编号设置为自身的编号；以自身的编号更新初始化消息包的内容；以及将更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号。更为具体地，汇聚节点以发送功率Pd发射初始化消息包给相邻的传感器节点。其中，发送功率Pd为覆盖距离为d的相邻传感器节点的最小发送功率。接收到初始化消息包的传感器节点从该消息包中获取上一跳相邻节点(传感器节点或汇聚节点)的编号，将此编号加1后设为自身的编号，用自身编号更新接收到的初始化消息包，并以一定的功率Pd转发给下一跳相邻传感器节点，直到所有的传感器节点拥有自身编号。所有传感器节点的编号为从1递增的正整数，而汇聚节点的编号则为0。接着，在步骤S105中，根据自身的编号和所述传输路径的总数目进行计算。紧接着，在步骤S106中，根据计算结果向其它传感器节点广播第二消息包。具体地，传感器节点以最大功率广播第二消息包。其中，所述第二消息包message_2包括所述传感器节点的编号和所述传感器节点计算所得的模。具体地，根据以下公式计算得到所述模：r＝IDmodK其中，r表示所述模，ID表示所述传感器节点的编号，mod表示取模运算，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目。最后，在步骤S107中，将自身的第二消息包与接收的第二消息包分别进行对比，若第二消息包所包含的计算结果相同，则与该接收的第二消息包对应的传感器节点构成一条到汇聚节点的传输路径，从而形成数量与所述传输路径的总数目相同的传感器节点不相交的传输路径，以实现数据传输。具体地，所述传感器节点将自身计算所得的模和从其它传感器节点接收的第二消息包message_2含有的模进行比较，若模相同，则保存该第二消息包，否则丢弃该第二消息包。所述传感器节点将与保存在本地的第二消息包message_2含有的节点序号所对应的传感器节点构成一条到汇聚节点的传输路径。该传输路径为从序号较高的传感器节点流向编号为0的汇聚节点的有向传输路径。相应地，本发明还提供一种用于线型无线传感器网络的数据传输装置。图2是本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输装置的结构示意图。如图2所示，本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输装置包括：获取单元10，用于获取自身到相邻传感器节点的距离；第一计算单元20，用于根据自身的最大通信范围和到相邻传感器节点的距离计算所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目；接收单元30，用于接收上一跳相邻传感器节点发送的初始化消息包，所述初始化消息包包括上一跳相邻传感器节点的编号；编号获取单元40，用于根据上一跳相邻传感器节点的编号得到自身的编号，并将以自身编号更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号；第二计算单元50，用于根据自身的编号和所述传输路径的总数目进行计算；广播单元60，用于根据计算结果向其它传感器节点广播第二消息包；以及传输路径形成单元70，用于将自身的第二消息包与接收的第二消息包分别进行对比，若第二消息包所包含的计算结果相同，则与该接收的第二消息包对应的传感器节点构成一条到汇聚节点的传输路径，从而形成数量与所述传输路径的总数目相同的传感器节点不相交的传输路径，以实现数据传输。在具体的实施方式中，所述获取单元10用于接收相邻传感器节点广播的位置消息包，所述位置消息包包括所述相邻传感器节点的位置信息；以及根据自身的位置信息和所述相邻传感器节点的位置信息计算自身到所述相邻传感器节点的距离。其中，所述第一计算单元20根据以下公式计算得到所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目：K＝INT(d_max/d)其中，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目，INT(*)表示对*向下取整，d_max表示所述传感器节点的最大通信范围，d表示所获取的到相邻传感器节点的距离。优选地，所述编号获取单元40用于将上一跳相邻传感器节点的编号加1得到的编号设置为自身的编号；以自身的编号更新初始化消息包的内容；以及将更新后的初始化消息包转发至下一跳相邻传感器节点，以使得其它传感器节点获得自身的编号。其中，所述第二消息包包括所述传感器节点计算所得的模，其中，所述第二计算单元50根据以下公式计算得到所述模：r＝IDmodK其中，r表示所述模，ID表示所述传感器节点的编号，mod表取模运算，K表示所述线型无线传感器网络中存在的传感器节点不相交的传输路径的总数目。对于本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输装置还涉及的具体细节已在本发明提供的用于线型无线传感器网络的数据传输方法中作了详细的说明，在此不在赘述。本发明使得线型无线传感器网络的传感器节点以自组织的形式形成多条传感器节点不相交的流向汇聚节点的有向传输路径，这在很大程度上减小了线型无线传感器网络中数据传输对一些特定节点的依赖性。本发明涉及的传感器节点自组网完全是分布式和易实现的，能使传感器节点自发形成多条传感器节点不相交的独立传输路径，有效避免了传统数据传输方式由于某个节点死亡或受到电磁场严重干扰而导致的数据传输中断问题，大大提高了线型无线传感器网络数据传输的鲁棒性。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。