[发明专利]一种适用于障碍物环境下移动自组网的马尔可夫移动模型

摘要

本发明属于移动通信技术领域，公开了一种适用于障碍物环境下移动自组网的马尔可夫移动模型的设计方法。其特征在于移动模型的构建过程：首先给出了障碍物阻碍性和透明性的概念，针对障碍物阻碍节点运动并不影响通信和阻碍节点运动并阻断信号传输两种情况进行分析；然后利用离散时间马尔可夫链表示节点运动情况，同时利用状态标识获得节点位置信息。最后给出了两种状态转移矩阵的设定方法。在不同的状态转移矩阵下，节点具有不同的运动特点。本发明的效果和益处是能够模拟真实环境下节点的运动情况，适用于多种障碍物环境。利用状态转移矩阵描述节点的运动情况，通过调整状态转移矩阵中的参数，获得具有不同特点的运动情况。

主权项

1.一种适用于障碍物环境下移动自组网的马尔可夫移动模型，其特征在于如下步骤：(1)障碍物的表示障碍物的形状为线形，阻碍性＝1 and 透明度＝0或者阻碍性＝1 and 透明度＝1；其中：(2)节点状态标识每个节点都有一组状态标识s_x(a，b)和s_y(a，b)，用s_x(a，b)和s_y(a，b)表示节点当前时刻的运动状态；利用s_x(a，b)(或者s_y(a，b))可以得出下一时刻节点的x坐标(或者y坐标)；其中a∈D，b∈V；D＝{-1，0，1}表示节点运动方向，1表示沿着相同方向运动，-1表示向相反方向运动，0表示节点位置不改变；V＝{1，2，L，e}表示节点运动快慢，0表示停止运动，e表示按照速度基值的e倍运动，其中e∈Z⁺；(3)运动模式设定节点当前位置的坐标为(x，y)，1秒后节点坐标为(x′，y′)；利用公式(1)可以得到(x′，y′)；x′＝x+s_x(a)×s_x(b)×cy′＝y+s_y(a)×s_y(b)×c                         (1)其中，c是一个常量，是节点移动速度的基值；节点在运动过程中与障碍物相遇，规定节点与障碍物发生类似于镜面反射的弹性碰撞；(4)设计状态转移矩阵给出2种不同的状态转移矩阵设计方法：带方向约束的方法和无方向约束的方法；①方法1：带方向约束的方法在该方法中节点方向的状态转移矩阵为P_d；Pd=1-qq0p1-2pp0q1-q]]>通过调整p，q值，可以控制节点的运动情况，其中，p∈[0，0.5]，q∈[0，1]；马尔可夫链的速度概率转移矩阵，可由下面的公式计算得出；我们规定m∈[0，0.5]，e∈Z⁺；Σb′=b+1epv(b,b′)=m(1≤b≤e)---(2)]]>Σb′=b-11pv(b,b′)=m,(1<b≤e)---(3)]]>p_v(b，b′)＝1-2m(1＜b＜e)           (4)p_v(1，1)＝p_v(e，e)＝1-m             (5)Pv(b,b′)=2(b-b′)1-2(b-e)×m,(1≤b<e,b<b′≤e)---(6)]]>Pv(b,b′)=2(b′-b)1-2(-b)×m,(1<b≤e,1≤b′<b)---(7)]]>p_(i，j)＝p_d(a，a′)×p_v(b，b′)  其中i，j≠0；i＝a×b；j＝a′×b′；a，a′∈D；b，b′∈V    (8)其中b，b′∈V                       (9)其中b，b′∈V                       (10)p(0,b′)=p×1e×Σb=1epv(b,b′)]]>p(b,0)=q×Σb′=1epv(b,b′)]]>p_(0，0)＝1-2p                       (11)利用P_d和P_v可以得]到状态转移矩阵P_a；pa=(1-q)(1-m)(1-q)2-11-2-eL(1-q)21-e1-2-eq0L00(1-q)m(1-q)(1-2m)L(1-q)22-e1-21-eq0L00LLLLLLLLL(1-q)21-e1-21-e(1-q)22-e1-21-eL(1-q)(1-m)10L00p×1ep×1eLp×1e(1-2p)p×1eLp×1ep×1e00L0q(1-q)22-e1-21-eL(1-q)22-e1-21-e(1-q)21-e1-21-e×mLLLLLLLLL00L0q(1-q)22-e1-21-e×mL(1-q)(1-2m)(1-q)m00L0q(1-q)22-e1-21-emL(1-q)2-11-2-e(1-q)(1-m)]]>②方法2：无方向约束的方法节点方向的状态转移矩阵Pd；该方法的速度转移概率矩阵与带方向约束的方法相同；Pd=1-q-q′qq′p1-2ppq′q1-q-q′]]>同理，可以得到节点的状态转移矩阵Pb；pb=(1-q-q′)(1-q-q′)2-11-2-e×mL(1-q-q′)21-e1-2-eqq′×21-e1-2-eLq′×2-11-2-eq′(1-m)(1-q-q′)m(1-q-q′)(1-2m)L(1-q-q′)22-e1-21-eqq′×22-e1-21-e×mq′×(1-2m)q′×mq′×mLLLLLLLLL(1-q-q′)21-e1-21-e×m(1-q-q′)22-e1-21-eL(1-q-q′)(1-m)qq′×(1-m)Lq′×22-e1-21-e×mq′21-e1-21-ep×1ep×1eLp×1e(1-2p)p×1eLp×1ep×1eq′×21-e1-21-e×mq′×22-e1-21-eLq′×(1-m)q(1-q-q′)(1-m)L(1-q-q′)22-e1-21-e×(1-q-q′)21-e1-21-e×mLLLLLLLLLq′×mq′×(1-2m)Lq′×22-e1-21-eq(1-q-q′)22-e1-21-e×mL(1-q-q′)(1-2m)(1-q-q′)mq′(1-m)q′×2-11-2-e×mLq′×22-e1-2-e×mq(1-q-q′)22-e1-2-e×mL(1-q-q′)2-11-2-e(1-q-q′)(1-m)]]>