1.一种基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,利用传感器数据使数据包转发沿障碍物边缘绕行,避免障碍物造成的数据传输失败,所述方法包括以下步骤:(1)节点标识
根据传感器数据,将数据传输节点分为外部、内部和边界节点三类;对于外部节点,其传感器无法检测到障碍物;对于内部节点,其传感器检测到障碍物覆盖于其上方;对于边界节点,其传感器检测到障碍物位于节点侧面;
(2)路由恢复
当边界节点收到来自于外部节点的数据包时,利用传感器数据判断障碍物是否位于本节点与汇聚节点之间,如是则设置自身为入口节点,并重新规划路径,通过在边界节点间转发数据,使数据包沿障碍物边缘绕行;在绕行过程中,如某个边界节点通过传感器数据判断该障碍物不再位于本节点与汇聚节点之间,设置自身为出口节点,结束绕行。
2.如权利要求1所述的基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,所述步骤(2)中,路由恢复中边界节点利用传感器数据判断障碍物是否位于本节点与汇聚节点之间的过程如下:对于节点vi,通过下式计算角度 其中 表示该节点传感器检测到的障
碍物与自身方位关系,0≤θ<2π, 表示该节点与汇聚节点vsink间相对位置关系:如 则障碍物位于该节点与汇聚节点之间,否则障碍物位于该节点与汇聚节点同侧。
3.如权利要求2所述的基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,所述步骤(2)中,路由恢复中采用以下方法优化数据包绕行,过程为:(2.1)最佳绕行方向选择
每当节点新设置自身为出口节点并判断自身面向障碍物四角时,同时向顺时针和逆时针两个方向发送控制包,该控制包通过在边界节点间转发,沿障碍物边缘绕行,直至到达另一个出口节点;所经过的所有边界节点通过控制包计算最佳绕行方向,从而优化从入口节点进入的数据包绕行代价;
(2.2)边界控制
针对数据包沿障碍物边缘绕行过程中两类异常情况:一、越过障碍物四边转发至内部节点;二、越过障碍物四角转发至外部节点,通过边界节点主动捕获异常转发数据包并进行绕路转发的方式,解决数据包丢失问题。
4.如权利要求3所述的基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,所述步骤(2.1)中,边界节点沿障碍物边缘转发数据包与控制包的步骤如下:首先,传感节点通过下式根据θ和数据包或控制包中记录的绕行方向dd计算下一跳节点相对自身的方向θnext;
然后,根据θnext,在邻居节点相对位置表中寻找θnext方向上相距自身最远的边界节点作为转发目标节点,并向该目标节点转发数据或控制包。
5.如权利要求3所述的基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,所述步骤(2.1)中,边界节点通过控制包计算最佳的绕行方向best_dd的过程如下:出口节点发送控制包中包含一个初始值为0的cost字段;如边界节点接收到控制包,且该控制包的转发目标为自身或转发路径经过自身,则将数据包中cost字段保存的值与源节点相对自身的距离进行累加,得到该控制包源方向的绕行代价new_cost;此时,若本节点尚未获得最佳绕行方向best_dd或当前最佳绕行代价best_cost大于new_cost,则利用new_cost更新best_cost,并将该控制包源方向作为best_dd;
如果边界节点收到的控制包的目的节点就是自身,则将new_cost记录入控制包的cost字段中,并继续转发控制包。
6.如权利要求3所述的基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,所述步骤(2.1)中,入口节点对于数据包中转发方向dd的控制过程如下:若best_dd非空,如best_dd为顺时针方向,数据包dd设为1,如best_dd为逆时针方向,则数据包dd设为-1,沿障碍物边缘的最佳方向转发;若best_dd为空,则生成两个数据包副本,其dd字段分别填入1和-1,沿障碍物边缘两个方向同时转发。
7.如权利要求3所述的基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,所述步骤(2.2)中,边界节点判断数据包越过障碍物四边转发至内部节点的过程如下:边界节点vi在捕获到数据包时,通过下式:
计算向量(d,θj),其中d为节点间距离,并通过该边界节点指向数据包源节点vs的向量和该边界节点指向数据包目的节点vd的向量 利用下式:计算x1、x2、x3是否均小于0;如是则判断数据包越过障碍物四边转发至内部节点。
8.如权利要求3所述的基于物理感知信息的点阵网络可靠路由方法,其特征在于,所述步骤(2.2)中,边界节点判断数据包越过障碍物四角转发至外部节点的过程如下:边界节点vi在捕获到数据包时,通过该边界节点指向数据包源节点vs的向量 和该边界节点节点指向数据包目的节点vd的向量 利用下式:判断x4是否为0;如是则判断数据包越过障碍物四角转发至外部节点。