[发明专利]水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由方法

权利要求书

1.一种水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)邻居节点表的建立与维护；

2)根据邻居节点表选择转发数据包的邻居节点构成数据包转发区域；

3)计算转发因子；

4)根据转发因子设置相邻传感器节点等待转发数据包的时间

2.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由方法，其特征在于，步骤1)中所述的邻居节点表的建立，是水下传感器网络中的每个传感器节点分别广播数据包，每个传感器节点在首次接收到相邻传感器节点广播的数据包时，记录每个数据包所对应的相邻传感器节点的标识和位置信息，形成一个邻居节点表。

3.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由方法，其特征在于，步骤1)中所述的维护是当传感器节点再接收到一个相邻传感器节点发送过来的数据包时，如果该传感器节点已经在所述的邻居节点表中，则在邻居节点表中更新该传感器节点的位置信息，否则将该传感器节点作为一个新的相邻节点将该传感器节点的标识和位置信息加入到邻居节点表中，在更新邻居表过程中，移除一些在设定的时间没有更新的节点。

4.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由方法，其特征在于，步骤2)中所述数据包转发区域的确定是：

当一个传感器节点i准备发送数据包时，会遍历邻居节点表，并根据如下公式计算出每个相邻传感器节点的距离差值Δd(i,j)，

Δd(i,j)＝d(i,destinaton)-d(j,destination) (1)

式中，d(i,destination)表示当前传感器节点i到目标节点的距离；d(j,destination)表示与当前传感器节点相邻的传感器节点j到目标节点的距离；

当前传感器节点根据距离差值对相邻传感器节点进行降序排序，使前N个相邻传感器节点所在的区域构成转发区域，当相邻传感器节点数目不足N个时，所有距离较该传感器节点更接近目标节点的相邻传感器节点都在数据包转发区域内；

N的计算方式为：

式中V_sensor为传感器节点传输范围的体积，V_xyz为水下传感器网络的体积，N₀为水下传感器网络中传感器节点的数量。

5.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由方法，其特征在于，步骤3)包括：

当传感器节点j收到来自传感器节点i的数据包时，传感器节点j首先判断自己是否处在数据包转发区域中，若在则开始计算自己的转发因子α，若不在，则直接丢弃数据包。根据如下公式计算转发因子α：

其中E_now为传感器节点当前的剩余能量，E_init为传感器节点的初始能量，R为传感器节点传输范围，d为传感器节点到上一跳传感器节点的距离，θ为上一跳传感器节点到当前传感器节点的向量(SF)与上一跳传感器节点到目标节点的向量(SD)之间的夹角。

6.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由方法，其特征在于，步骤4)包括：

为了避免有过多的传感器节点转发相同的数据包，当一个传感器节点j接收到一个数据包后，该传感器节点计算转发因子α，然后根据如下公式计算出等待时间T，在等待时间T完结后才会转发该数据包，其中，

式中α为传感器节点的转发因子，R为传感器节点的传输范围，d为传感器节点到上一跳传感器节点的距离，v为声波在水下的传播速度；

如果在等待时间T内收到相同的数据包，将根据发送该数据包的传感器节点的位置信息重新计算等待时间T'，如果等待时间T'大于预先设定的阈值T_max，则直接丢弃该数据包，否则重新执行新的等待时间T'。