轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法及装置。

背景技术：

在合适的情况下，铁路货运比道路货运成本低，亦更节省能源。对轨道交通车辆核心部件进行检修是保证列车运行安全的重要措施。无线传感器网络功耗低、可靠性高、灵活性强的特点使其在车辆健康监测领域有着广泛的应用。

然而，现有技术中，多数无线传感器网络节点完全依赖外部电池供电，存在电池储能有限，更换电池成本高，废旧电池污染环境等问题。利用能量收集技术设计无源无线传感器节点是一种有效的解决方案。

此外，货运列车车厢上供电设施较少，远距离的无源无线传感器节点通过多跳的方式与位于列车首尾网关的通信将大大增加能量的消耗，并加剧能耗分布不均匀，导致部分无源节点负载过重，引发网络瘫痪，严重影响网络的传输效率和稳定性。通过多跳实现组网传输的方式不再适用于车辆较长的货运列车。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法，包括以下步骤：根据数量、通信距离因素对无源传感器节点进行分组，每组节点包括一个中心节点和多个子节点，且通过不同的网络号和通信频段相互独立，以建立分布式无源无线传感器网络；通过超帧设计对所述分布式无源无线传感器网络进行时隙调度，以执行预设任务；根据所述分布式无源无线传感器网络中节点能量的大小动态选取所述中心节点，以进行所述分布式无源无线传感器网络的组网和能量均衡；以及将所述分布式无源无线传感器网络中所述子节点所采集的数据通过所述中心节点进行汇总，并向地面固定基站设备传输，以将所述数据传输至服务器。

本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法，通过对无源传感器节点进行分组建立分布式无源无线传感器网络，并对其进行网络超帧设计，运用中心节点动态选取算法实现节点同步和组网设计，以完成数据的传输，有效解决节点分布广泛、组网困难的问题，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

另外，根据本发明上述实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过超帧设计对所述分布式网络进行时隙调度，进一步包括：通过时分复用将所述分布式无源无线传感器网络接入协议，其中，超帧的周期长为10s，且平均分为1000个时隙，每个时隙的时长为10ms。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述时隙按照功能划分为基站信号监听时隙、中心节点广播时隙、中心节点变更时隙、节点数据采集时隙、子节点上行时隙、中心节点上行时隙、能量均衡时隙和休眠时隙。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述组网过程进一步包括：在所述节点同步后，随机设立一个预设长度的发包定时器，定时器定时结束时，节点将发送所述节点的组网广播包；在所述发包定时器选择完成后，所述节点开启子网内部监听，同时设定预设监听时间；在所述发包定时器完成计时，将触发节点发送组网广播包，待组网广播包发送完毕，所述节点重新回到监听模式，按照流程继续执行；若上述节点在监听过程中收到网络中心节点的广播包，所述节点将根据上述广播包的信息执行入网流程；若所述节点收到其他子节点而不是中心节点的组网广播包，则上述节点将根据所述中心节点选取算法计算中心节点；若所述节点未收到预设数量的组网广播包，则记录所述组网广播包中的地址信息和电量信息，并重新回到监听状态；若所述节点收到预设数量的组网广播包以获取中心节点，则所述节点将立即发送广播包，并将所述中心节点的信息告知网络中的所有节点；当所述监听定时器超时，则所述节点在整个入网流程中没有收到所述中心节点的广播包；若所述节点收到的组网广播包的数量未达到中心节点选取算法所需的数量，则网络中多数节点并未开启，当前不适合组建网络，所以节点将执行退避休眠算法；待休眠过程结束，重新开启入网流程。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据所述分布式无源无线传感器网络中节点能量的大小进行所述中心节点的动态选取，以进行所述述分布式无源无线传感器网络的组网和能量均衡，进一步包括：设置所述子网的无源无线传感器节点的数目为n，临界点为k，且k＝log2ⁿ，收到组网广播包的数量为m；所述子节点收到组网广播包后，解析组网广播包，由k＝log2ⁿ，计算k值，n为节点数目；如果k小于或等于1，则选取能量较高的子节点作为所述中心节点；若k值大于1且收到的组网广播包的数量m小于k，则当前不适合组建网络，上述中心节点不改变；若k值大于1且收到的组网广播包的数量m大于或等于k，则节点更新当前最大能量的子节点，将当前最大能量的子节点作为所述中心节点，并返回新选取的中心节点的身份信息。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置，包括：建立模块，用于根据数量、通信距离因素对无源传感器节点进行分组，每组节点包括一个中心节点和多个子节点，且通过不同的网络号和通信频段相互独立，以建立分布式无源无线传感器网络；网络超帧设计模块，用于通过网络超帧设计对所述分布式无源无线传感器网络进行时隙调度，以执行预设任务；组网及中心节点动态选取模块，用于根据所述分布式无源无线传感器网络中节点能量的大小动态选取所述中心节点的动态选取，以进行所述分布式无源无线传感器网络的组网和能量均衡；以及汇总传输模块，用于将所述分布式无源无线传感器网络中所述子节点所采集的数据通过所述中心节点进行汇总，并向地面固定基站设备传输，以将所述数据传输至服务器。

本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置，通过对无源传感器节点进行分组建立分布式无源无线传感器网络，并对其进行网络超帧设计，运用中心节点动态选取算法实现节点同步和组网设计，以完成数据的传输，有效解决节点分布广泛、组网困难的问题，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

另外，根据本发明上述实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步似，在本发明的一个实施例中，所述网络超帧模块通过时分复用将所述分布式无源无线传感器网络接入协议，其中，超帧的周期长为10s，且平均分为1000个时隙，每个时隙的时长为10ms。

进一步似，在本发明的一个实施例中，所述时隙按照功能划分为：基站信号监听时隙、中心节点广播时隙、中心节点变更时隙、节点数据采集时隙、子节点上行时隙、中心节点上行时隙、能量均衡时隙和休眠时隙。

进一步似，在本发明的一个实施例中，所述组网过程进一步包括：在所述节点同步后，随机设立一个预设长度的发包定时器，定时器定时结束时，节点将发送所述节点的组网广播包；所述发包定时器选择完成后，所述节点开启子网内部监听，同时设定预设监听时间；在所述发包定时器完成计时，将触发节点发送组网广播包，待组网广播包发送完毕，所述节点重新回到监听模式，按照流程继续执行；若上述节点在监听过程中收到网络中心节点的广播包，所述节点将根据上述广播包的信息执行入网流程；若所述节点收到其他子节点而不是中心节点的组网广播包，则上述节点将根据所述中心节点选取算法计算中心节点；若所述节点未收到预设数量的组网广播包，则记录所述组网广播包中的地址信息和电量信息，并重新回到监听状态；若所述节点收到预设数量的组网广播包以获取中心节点，则所述节点将立即发送广播包，并将所述中心节点的信息告知网络中的所有节点；当所述监听定时器超时，则所述节点在整个入网流程中没有收到所述中心节点的广播包；若所述节点收到的组网广播包的数量未达到中心节点选取算法所需的数量，则网络中多数节点并未开启，当前不适合组建网络，所以节点将执行退避休眠算法；待休眠过程结束，重新开启入网流程。

进一步似，在本发明的一个实施例中，所述中心节点的动态选取进一步包括：设置所述子网的无源无线传感器节点的数目为n，临界点为k，且k＝log2ⁿ，收到组网广播包的数量为m；所述子节点收到组网广播包后，解析组网广播包，由k＝log2ⁿ，计算k值，n为节点数目；如果k小于或等于1，则选取能量较高的子节点作为所述中心节点；若k值大于1且收到的组网广播包的数量m小于k，则当前不适合组建网络，上述中心节点不改变；若k值大于1且收到的组网广播包的数量m大于或等于k，则节点更新当前最大能量的子节点，将当前最大能量的子节点作为所述中心节点，并返回新选取的中心节点的身份信息。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法的网络架构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法的时隙功能示意图；

图4为根据本发明一个实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法的唤醒时隙示意图；

图5为根据本发明一个实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法的网络组建流程示意图；

图6为根据本发明一个实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法的组网流程中心节点选取算法流程示意图；

图7为根据本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法。

图1是本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法的流程图。

如图1所示，该轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法包括以下步骤：

在步骤s101中，根据数量、通信距离因素对无源传感器节点进行分组，每组节点包括一个中心节点和多个子节点，且通过不同的网络号和通信频段相互独立，以建立分布式无源无线传感器网络。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，无源传感器节点按数量、通信距离等因素进行分组。每组节点构成一个小型分布式星型网络，由一个中心节点与多个子节点组成。中心节点负责对地面基站信号的监听、管理协调网络中的子节点、传感器数据的汇聚上传以及实现网络的能量均衡。网络之间通过设置不同的网络号与通信频段实现相互独立。

在步骤s102中，通过超帧设计对分布式无源无线传感器网络进行时隙调度，以执行预设任务。

在本发明的一个实施例中，通过超帧设计对分布式网络进行时隙调度，进一步包括：通过时分复用将分布式无源无线传感器网络接入协议，其中，超帧的周期长为10s，且平均分为1000个时隙，每个时隙的时长为10ms。时隙按照功能划分为基站信号监听时隙、中心节点广播时隙、中心节点变更时隙、节点数据采集时隙、子节点上行时隙、中心节点上行时隙、能量均衡时隙和休眠时隙。

具体而言，如图3和4所示传感器节点主要依据时隙号有序执行各项任务，在网络超帧中的主要任务有：

步骤1：中心节点监听基站信号时隙。时隙偏移量为1。中心节点周期性的唤醒并请求网关同步信息，当接收到网关下发网关通告中的时间信息时，会对即将发送给子节点的广播包进行更新。子节点根据源节点的广播包中的网络状态，通过上行时隙映射选择自己的发送时隙并发送数据。

步骤2：中心节点广播功能时隙。时隙偏移量为2。中心节点通过周期性发送广播包，为同网络中的其他无源传感器子节点提供时间信息、入网信息、网络状态信息等。子节点通过广播包中的信息进行时间同步，加入该中心节点所属的网络。子节点加入网络后周期性地监听中心节点发送的广播包，并根据广播包中的网络状态信息决定是否更换网络的中心节点、是否向中心节点发送采集的数据信息。

步骤3：中心节点变更时隙。时隙偏移量为3。子节点通过中心节点广播包来判断网络是否需要更换中心节点，获取新中心节点的身份信息。(1)若中心节点广播包中未启动更换节点，则中心节点变更时隙不会开启，所有节点在此时隙将处于休眠状态；(2)若中心节点广播包中通知更换中心节点，原中心节点会将自身身份转换成普通子节点，后续的任务流程将按照子节点的流程进行。

步骤4：网络节点数据采集功能时隙。时隙偏移范围是201-400。在节点数据采集时隙阶段，网络中的所有节点将进行数据的采集。

步骤5：网络中子节点上行时隙。时隙偏移范围是401-500。子节点通过上行时隙映射算法选择自己的发送时隙。在子节点上行时隙中，子节点根据网络状态执行任务，发送保活报文和发送数据报文。

步骤6：中心节点上行时隙。时隙偏移范围是601-800。当无源无线传感器网络中的节点处于地面基站信号覆盖范围中，子节点通过中心节点发送的广播包获知网络状态，在上行时隙向中心节点发送数据包。中心节点在子节点上行时隙接收、解析子节点发送的数据包，并对数据包的内容聚合，发送至地面固定接收装置。

步骤7：中心节点能量均衡时隙。时隙偏移量是801。在此时隙段，中心节点将启动自检。车载无源无线传感器网络中心节点会评估自身电量状况，当电量低于一定值，中心节点将通过能量均衡算法获取下一任中心节点，并将新的中心节点的信息通过广播包告知其他网络节点。

步骤8：超帧中时隙偏移范围4-200、501-600、802-1000是固定的休眠时隙，在休眠时隙上，无源无线传感器网络中的节点处于低功耗休眠状态，以节省能量。除固定的休眠时隙外，当时隙未被使能时，也将默认执行休眠。另外，休眠时隙可以作为保留时隙，以实现网络后续的功能扩展。

在步骤s103中，根据分布式无源无线传感器网络中节点能量的大小动态选取中心节点，以进行分布式无源无线传感器网络的组网和能量均衡。

具体而言，建立车地通信并进行组网设计，首先，同步过程包括：

步骤1：为所有的节点划分区域，如图所示，4节车厢16个节点划分为3个区域a、b、c。当节点充满电后首先可以采集数据、处理数据。处理完数据设置一个睡眠时间，该时间主要用于对节点充电时间进行容错，改时间的设置需要实际测试。

步骤2：节点在此唤醒后，所有节点首先开启监听模式。首先a区域的节点在初始化的时隙內随机选择一个时刻发送广播，由于gps网关是一直保持有电的，gps网关收到节点的广播包后，发送带有位置信息的包返回给节点，并进行同步，初始化广播时隙段的时隙。

步骤3：如图3所示，对于a区节点，首先发广播的节点在下一个任意广播时隙设置为接收时隙，接收广播用以确认同步性。如果没同步，说明可能冲突了，根据新收到的广播同步；其他节点同步后初始化其余a区和b、c区广播时隙为睡眠时隙；

步骤4：对于b区节点，同步后初始化自己的广播时隙，广播的节点在下一个任意广播时隙设置为接收时隙，接收广播用以确认同步性；初始化a区剩余广播时隙为接收时隙，建立父邻居表，收到广播后更新父邻居表；初始化b区和c区剩余广播时隙为睡眠时隙，建立子邻居表，收到c区节点更新子邻居表，并确认自己的子节点。

步骤5：对于c区节点，同步后初始化自己的广播时隙，广播的节点在下一个任意广播时隙设置为接收时隙，接收广播用以确认同步性；初始化a区时隙为睡眠时隙，b区广播时隙为接收时隙；建立父邻居表，收到广播后更新父邻居表；初始化c区剩余广播时隙为睡眠时隙。

建立车地通信机制过程为：

步骤1：a区中心节点周期性唤醒后，首先向车头网关发送同步信息请求。

步骤2：车头网关接收到来自a区中心节点的同步请求后，返回相应的网关通告，使得中心节点与网关达到同步绝对时钟tabs。接着执行节点同步过程，使得整个车的节点保持同步。

步骤3：网关在下发给节点数据包时，将附加上节点发送给路边基站设备的下发通告时间tstart，即表示节点将在tstart时将收集的数据包发送给路边基站网关设备。

步骤4：中心节点接收其他子节点数据包后，附加上一个标志位seq和一个计数器counter，计数器counter的值为n，表示中心节点将重复的向地面基站设备发送n次数据包，设置这种重复冗余机制是为了确保地面基站设备成功接收到节点的数据包，发送结束时，将标志位seq清零。

进一步地，在本发明的一个实施例中，组网过程包括：步骤1：如图5所示，在节点同步过程后，首先随机设立一个10s内长度的定时器，定时器定时结束时，节点将发送该节点的组网广播包。

步骤2：组网发包定时器选择完成后，节点开启子网内部监听，同时设定10s的监听时间。(1)若组网发包定时器完成计时，将触发节点发送组网广播包。待组网广播包发送完毕，节点重新回到监听模式，按照流程继续执行。(2)若节点在监听过程中收到了网络中心节点的广播包，节点将根据广播包的信息执行入网流程。

步骤3：(1)若节点收到其他子节点而不是中心节点的组网广播包，则节点将根据中心节点选取算法计算中心节点。(2)若未收到的足够多的组网广播包，则记录下组网广播包中的地址信息和电量信息，并重新回到监听状态；(3)若收到的组网广播包的数量足以获取中心节点，则该节点将立即发送广播包，把中心节点的相关信息告知网络中的所有节点。

步骤4：当监听定时器超时，表明节点在整个入网流程中并没有收到中心节点的广播包。若节点收到的组网广播包的数量未达到中心节点选取算法所需的数量，则表示网络中多数节点并未开启，当前不适合组建网络，所以节点将执行退避休眠算法。待休眠过程结束，重新开启入网流程。

其中，中心节点动态选取算法设计具体为：

如图6所示，以单个分布式网络的内部组网过程为例，每个节点已知网络节点的总数。在中心节点选取算法流程中，子网的无源无线传感器节点的数目记为n，临界点记为k，并且k＝log2ⁿ。收到组网广播包的数量为m。

当分布式网络内的无源无线节点进入组网阶段时，所有启动的无源节点将为组网广播包设定一个在0至1000ms上的定时器。定时器到时后，节点将发送组网广播包。其余时间节点处于监听状态。当节点收到组网广播包时，根据中心节点选取算法判断中心节点是否选取成功。产生的中心节点将向其他节点发送宣告广播包，完成网络的同步与入网。中心节点的选取算法流程如图5所示，选取算法描述如下：

步骤1：节点收到组网广播包后，解析组网广播包，由k＝log2ⁿ，计算k值，n为节点数目。

步骤2：若果k小于或等于1，表示网络中的节点数量较少，只有两个节点，则选取能量较高的节点作为中心节点

步骤3：若k值大于1且收到的组网广播包的数量m小于k，则表示当前的节点广播包远小于节点数目，表示网络中多数节点并未开启，当前不适合组建网络，中心节点不改变。

步骤4：若k值大于1且收到的组网广播包的数量m大于或等于k，则节点更新当前最大能量的节点，将当前最大能量节点作为中心节点，并返回新选取的中心节点的身份信息。

在步骤s104中，将分布式无源无线传感器网络中子节点所采集的数据通过中心节点进行汇总，并向地面固定基站设备传输，以将数据传输至服务器。

本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法，通过对无源传感器节点进行分组建立分布式无源无线传感器网络，并对其进行网络超帧设计，运用中心节点动态选取算法实现节点同步和组网设计，以完成数据的传输，有效解决节点分布广泛、组网困难的问题，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置。

图7是本发明一个实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置的结构示意图。

如图7所示，该轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置100包括：建立模块100、网络超帧设计模块200、组网及中心节点动态选取模块300和汇总传输模块400。

其中，建立模块100用于根据数量、通信距离因素对无源传感器节点进行分组，每组节点包括一个中心节点和多个子节点，且通过不同的网络号和通信频段相互独立，以建立分布式无源无线传感器网络；网络超帧设计模块200用于通过网络超帧设计对分布式无源无线传感器网络进行时隙调度，以执行预设任务；组网及中心节点动态选取模块300用于根据分布式无源无线传感器网络中节点能量的大小动态选取中心节点的动态选取，以进行分布式无源无线传感器网络的组网和能量均衡；以及汇总传输模块400用于将分布式无源无线传感器网络中子节点所采集的数据通过中心节点进行汇总，并向地面固定基站设备传输，以将数据传输至服务器。该轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置100具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

进一步似，在本发明的一个实施例中，网络超帧模块200通过时分复用将分布式无源无线传感器网络接入协议，其中，超帧的周期长为10s，且平均分为1000个时隙，每个时隙的时长为10ms。

进一步似，在本发明的一个实施例中，时隙按照功能划分为：基站信号监听时隙、中心节点广播时隙、中心节点变更时隙、节点数据采集时隙、子节点上行时隙、中心节点上行时隙、能量均衡时隙和休眠时隙。

进一步似，在本发明的一个实施例中，组网过程进一步包括：在节点同步后，随机设立一个预设长度的发包定时器，定时器定时结束时，节点将发送节点的组网广播包；发包定时器选择完成后，节点开启子网内部监听，同时设定预设监听时间；在发包定时器完成计时，将触发节点发送组网广播包，待组网广播包发送完毕，节点重新回到监听模式，按照流程继续执行；若上述节点在监听过程中收到网络中心节点的广播包，节点将根据上述广播包的信息执行入网流程；若节点收到其他子节点而不是中心节点的组网广播包，则上述节点将根据中心节点选取算法计算中心节点；若节点未收到预设数量的组网广播包，则记录组网广播包中的地址信息和电量信息，并重新回到监听状态；若节点收到预设数量的组网广播包以获取中心节点，则节点将立即发送广播包，并将中心节点的信息告知网络中的所有节点；当监听定时器超时，则节点在整个入网流程中没有收到中心节点的广播包；若节点收到的组网广播包的数量未达到中心节点选取算法所需的数量，则网络中多数节点并未开启，当前不适合组建网络，所以节点将执行退避休眠算法；待休眠过程结束，重新开启入网流程。

进一步似，在本发明的一个实施例中，中心节点的动态选取进一步包括：设置子网的无源无线传感器节点的数目为n，临界点为k，且k＝log2ⁿ，收到组网广播包的数量为m；子节点收到组网广播包后，解析组网广播包，由k＝log2ⁿ，计算k值，n为节点数目；如果k小于或等于1，则选取能量较高的子节点作为中心节点；若k值大于1且收到的组网广播包的数量m小于k，则当前不适合组建网络，上述中心节点不改变；若k值大于1且收到的组网广播包的数量m大于或等于k，则节点更新当前最大能量的子节点，将当前最大能量的子节点作为中心节点，并返回新选取的中心节点的身份信息。

需要说明的是，前述对轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网方法实施例的解释说明也适用于该实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置，此处不再赘述。

本发明实施例的轨道交通车辆无源无线传感器网络节点组网装置，通过对无源传感器节点进行分组建立分布式无源无线传感器网络，并对其进行网络超帧设计，运用中心节点动态选取算法实现节点同步和组网设计，以完成数据的传输，有效解决节点分布广泛、组网困难的问题，具有算法简单易实现、节点功耗低、网络性能好的优点。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。