[发明专利]一种无线传感网节点间的最佳单向通信路径选择和节点定位方法

权利要求书

1.一种无线传感网节点间的最佳单向通信路径选择和节点定位方法，包括以下步骤：

第一步、节点广播“相对跳数测试包”，以便自己或者其直接邻居节点计算自己到它们的相对跳数；

第二步、节点广播“最佳单向通信路径探测包”，收到该探测包的节点将能够确定部分其他节点到自己的最小跳数、最佳单向通信路径和相对跳数,所述最佳单向通信路径指沿着该路径能够将消息从一个节点传送到另一个节点，但沿着该路径的相反方向则不一定能够将消息成功返回的通信路径,并且,消息沿着该路径从一个节点到另一个节点的过程中,在保证通信跳数最少的前提下,相对跳数也最少；

第三步、当节点新增了部分其他节点到自己的最佳单向通信路径信息以后，该节点将发送“最佳单向通信路径通知包”，以告知这些新增节点到自己的最佳单向通信路径信息；

第四步、节点通过“路径探测包请求发送消息”请求特定节点发送“最佳单向通信路径探测包”以获得该特定节点到自己的最佳单向通信路径信息；

第五步、每个锚节点分别计算自己与其余锚节点之间的定位跳数集合；

第六步、每个未知节点分别计算自己与各锚节点之间的定位跳数集合；

第七步、每个锚节点分别计算自己与其余锚节点之间的平均跳距集合；

第八步、未知节点向距离自己的定位跳数最少的锚节点请求其平均跳距集合信息，并依据该集合信息估算各锚节点到自己的距离；

第九步、估算未知节点N_i的坐标位置。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感网节点间的最佳单向通信路径选择和节点定位方法，其特征在于：在第一步中，任意节点，如A，首先广播自己的相对跳数测试包测试包含节点A的id号和发射功率强度；该节点A的直接邻居节点都向其返回应答消息，应答消息中包含了该直接邻居节点接收到该测试包的信号强度值节点A将从这些应答消息中找到最小的信号强度值作为自己在一跳范围能够辐射到的最远节点所收到的最小信号强度值并将返回信号强度最小值的节点作为自己的信号能够辐射到的最远节点，并将节点A与信号强度最小值的节点之间的距离作为自己的最远一跳距离；节点在收到应答消息后，依据公式可计算出自己到周边每一个直接邻居节点的相对跳数,n取2-4之间的值。

3.根据权利要求1所述的一种无线传感网节点间的最佳单向通信路径选择和节点定位方法，其特征在于第二步的过程包括几个分步骤，具体如下：

2.1步，首发节点，如A，首先构建一个“最佳单向通信路径探测包”并进行广播，该包包含节点A以及该探测包途经的每一跳节点的id、坐标位置以及从节点A到探测包接收节点的到达跳数a_hop和相对跳数r_hop等，并且，未知节点的坐标位置设为空，以此表示其为未知节点，初始时，该探测包的到达跳数a_hop和相对跳数r_hop均设置为0；首次收到源自首发节点A的探测包的任意节点，如B，将计算从A到自己，探测包所经历的跳数、路径和相对跳数，并将其作为节点A到自己的最小跳数、最佳单向通信路径和相对跳数；节点B在该探测包中加入自己的id、坐标位置并修改从节点A到自己的到达跳数和相对跳数之后，然后转发；

2.2步，当节点B再次收到源自A的探测包时，B亦将首先计算从A到自己，探测包所经历的跳数、路径和相对跳数，然后与自己记录的A到自己的最小跳数相比较；如果B计算新探测包到自己的到达跳数大于自己记录的最小跳数，则舍弃新收到的探测包；如果B计算新探测包到自己的到达跳数小于自己记录的最小跳数，则B将以新探测包所经历的跳数、路径和相对跳数作为A到自己的最小跳数、最佳单向通信路径和相对跳数，并更新记录；如果B计算新探测包到自己的等于自己记录的最小跳数，则B将比较计算新探测包从A到自己的相对跳数与自己记录的从A到自己的相对跳数，并以相对跳数较小者及其对应的通信路径作为A到B的相对跳数和最佳单向通信路径，并更新自己的相关记录；节点B在该探测包中加入自己的id、坐标位置并修改从A到自己的到达跳数和相对跳数之后，然后转发；

2.3步，不断重复2.2步，一直到节点B所记录的相对跳数和最佳单向通信路径不再变化。