[发明专利]一种基于传输方向的无线传感器网络路由方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于传输方向的无线传感器网络路由方法及装置，该方法包括的步骤有：确定转发候选集方向夹角，确定转发候选集、选择转发节点与信息转发以及带拐角的带状网络转发候选集的确定。本算法在选择转发候选集时考虑到了方向性问题，比起盲目的全方位广播的传统机会路由算法，很大程度上减少了接收能耗；该算法减少了传输延迟，实时性强，通信开销少，解决了传统地理位置路由在复杂区域下容易选错方向的问题和能量不均衡问题。

主权项

1.一种基于传输方向的无线传感器网络路由方法，其特征在于，该方法通过不断调整无线传感器路由节点的传输方向实现当前发送节点到目的节点信息的传输，包括以下步骤： 步骤一，转发候选集方向夹角确定： 步骤S10，以目的节点的坐标点为圆心，以R为半径确定一个圆，所述的R为20m； 步骤S11，从当前发送节点向步骤S10确定的圆做两条切线，两条切线之间的夹角记为α， 步骤S12，记当前发送节点与目的节点之间的距离为d，根据几何原理可得到：则步骤二，转发候选集确定： 步骤S20，计算当前发送节点的所有一跳范围内的邻居节点是否在两条切线的夹角内，计算方法如下： 每一个邻居节点按照下面的公式1计算与当前发送节点之间的连线、当前发送节点与目的节点之间的连线组成的夹角β： （公式1）其中，d_sc是邻居节点和当前发送节点之间的距离，d是当前发送节点和目的节点的距离，d_csink是邻居节点和目的节点的距离；若则将该邻居节点加入转发候选集中作为候选节点；若候选节点的个数不为零，则执行步骤三，否则执行步骤四；步骤三，选择转发节点与信息转发： 步骤S30，当前发送节点从转发候选集中随机选择一个候选节点作为转发节点，当前发送节点将数据包发送给转发节点，然后将转发节点作为当前发送节点，计算该节点与目的节点之间的距离，如果该距离小于当前发送节点一跳的距离，则将数据包转发至目的节点，算法结束；否则返回步骤一重复执行步骤，直至数据包转发至目的节点； 步骤四，带拐角的带状网络转发候选集确定； 步骤S40，若候选节点的个数为零，则当前发送节点与目的节点之间存在拐角，记拐角的角度为θ；在当前发送节点和目的节点的连线靠近拐角外侧的一侧取一条参考直线，使该参考直线与目的节点所在的带状区域边线的角度η满足以下公式2： （公式2）并且使当前发送节点距离该直线的距离l满足公式4： 0＜l＜r（公式4） 式中，r为当前发送节点一跳的距离；将该参考直线沿垂直于传感器节点所在的路面的方向延伸形成参考面； 步骤S41，从目的节点向参考面做垂线并延伸至参考面的另一侧，在参考面另一侧的垂线上取一参考点，使该参考点距离参考面的距离与目的节点距离参考面的距离相同； 步骤S42，以参考点的坐标点为圆心，以R为半径做一个圆，R取20m；从当前发送节点向该圆引两条切线，两条切线之间的夹角为α₁，记当前发送节点与参考点之间的距离为d₁，根据几何原理可得：则步骤S43，在参考面的另一侧取当前发送节点所有一跳范围内的邻居节点的虚拟节点，使当前发送节点一跳范围内的邻居节点与其对应的虚拟节点到参考面的距离相等； 步骤S44，计算当前发送节点的所有一跳范围内的邻居节点和与邻居节点对应的虚拟节点是否在两条切线的夹角内，计算方法如下： 每一个邻居节点按照公式5计算该邻居节点与当前发送节点之间的连线、当前发送节点与参考点之间的连线组成的夹角β₁： 每一个邻居节点对应的虚拟节点按照公式6计算该虚拟节点与当前发送节点之间的连线、当前发送节点与参考点之间的连线组成的夹角β₂： （公式5）（公式6）在公式5和公式6中，d_sc1为邻居节点和当前发送节点间的距离，d_sc2为虚拟节点和当前发送节点间的距离，d₁为当前发送节点和参考点间的距离，d_csink1为邻居节点和参考点之间的距离，d_csink2为虚拟节点和当前发送节点间的距离； 步骤S45，判断当前发送节点的一跳范围内的每一个邻居节点和该邻居节点对应的虚拟节点是否满足和两个条件，如果至少满足两个条件中的一个，则将该邻居节点加入当前发送节点的转发候选集中，然后转到步骤三继续执行。