[发明专利]一种移动机器人网络中的高效路由方法

摘要

本发明公开了一种移动机器人网络中的高效路由方法。其实现方案是，移动机器人网络中的节点都新建一个未填充的路由表。网络中所有节点周期性地广播OGMs包。节点先根据当前位置等信息预测出将来的位置。节点填好OGMs包内的各种信息就产生了一个OGMs包。其他节点收到的OGMs包后，更新OGMs包并继续转发，最后更新和维护路由表。节点在需要发送数据包时，查询当前时刻的路由表后，选择最佳下一跳节点发送数据包。本发明解决了现有移动机器人网络中因节点的高度流动性而影响端到端通信和包传输成功率的问题，可用于移动机器人网络系统。

主权项

1.一种移动机器人网络中的高效路由方法，其特征在于，机器人网络中的节点赋予统一编码的地址，由节点地址可以唯一确定一个节点，所述节点当前的位置和当前时刻都是已知的，包括以下步骤：步骤一、建立路由表：所述移动机器人网络中的节点都新建一个未填充的路由表，路由表中包括源地址、邻节点地址和路径分值；所述源地址是网络中除本节点外的其他所有节点的地址，所述邻节点地址是那些不经其他节点转发，可以直接收到本节点数据包的节点的地址，路径分值是度量路由路径性能好坏的值，路径分值所述区间为[0，1]，路径分值越接近1，则说明本路径性能越好；步骤二、节点生成和更新OGMs包：机器人网络中所有节点周期性地广播OGMs包，网络中接收到OGMs包的节点根据收到的OGMs包更新和维护路由表，按如下步骤进行：步骤(2‑1)节点生成OGMs包，OGMs包内的信息包括源地址、邻节点地址、当前的位置将来的位置和路径分值S，所述路径分值S是用来更新路由表的路径分值；网络中节点根据当前的节点位置信息获得最后的位置判断当前方向矢量是否已知，若已知当前方向矢量则采用矢量预测法：t_i+1表示预计时间，表示预测得的在t_i+1时刻节点所处的位置，表示已知的当前的位置，t_i表示已知的当前时刻，Δt_u表示已知的移动算法中的时间间隔，表示已知的当前方向矢量，具体的，得到预测出的位置则获得最后的位置若未知当前方向矢量则判断当前航点位置是否已知，若已知当前航点位置则采用航点预测法：t_i+1表示预计时间，表示预测得的在ti₊₁时刻节点所处的位置，表示已知的当前的位置，t_i表示已知的当前时刻，表示已知的当前航点位置，v表示已知的节点移动速度，具体的，得到预测出的位置则获得最后的位置若未知当前航点位置则使用外推预测法：t_i+1表示预计时间，表示预测得的在t_i+1时刻节点所处的位置，表示已知的当前的位置，t_i表示已知的当前时刻，用Ne表示已知的参数，根据网络移动性预先设定，具体的，得到预测出的位置则获得最后的位置节点把源地址和邻节点地址设为该节点的地址，把当前的位置设为该节点的位置，把将来的位置设为预测出的结果把路径分S设为1，完成初始化OGMs包；步骤(2‑2)节点接收和更新OGMs包，当节点收到一个OGMs包时，节点会更新OGMs包内的信息；d_step表示已知的能维持最低通信的最大距离，d表示算得的OGMs包内到本节点的距离，d′表示算得的OGMs包内到本节点的距离，α表示已知的平衡参数，S_L为新计算出的链路分值，具体的，S为OGMs包里的路径分值，获得新路径分值S′，具体的有S′＝S·S_L；N_p表示已知的预测算法迭代数(人为预先设定)，d表示算得的OGMs包内的到本节点的距离，d′表示算得的OGMs包内的到本节点的距离，d_step表示已知的节点步长，用P^trend，max表示已知的P^trend参数最大值，具体的，节点记录OGMs包内的源地址，源地址不需要更新，节点记录OGMs包内的邻节点地址后把它更新为该节点的地址，把OGMs包内的设为该节点当前的位置，把OGMs包中的设为预测出的位置，把OGMs包中的S设为获得的路径分值S′，则节点完成了OGMs包的更新；步骤三、节点更新路由表：节点从OGMs包内提取出源地址，邻节点地址和更新后的路径分值S′，提取出的源地址同邻节点地址可以唯一确定一条路由表记录，如果之前没有这条记录就在对应的位置增加记录，并创建对应的路径分值缓存，提取出的路径分值S′用于更新路径分值缓存；更新路径分值缓存，每条路由表记录都对应着一个路径分值缓存，缓存大小为N，表示最多能存储N个路径分值，路径分值缓存可让路径分值更有代表性，t_u是路径分值缓存的定时器，定时器t_u代表更新周期，S_C是路径分值缓存的当前分值，S_C代表本周期的路径分值，在更新周期内，每获得一个S′就更新一次S_C，具体的，S_C＝max(S_C，S′)，每次比较更新前的当前分值S_C和路径分S′，更新后的S_C取两者中的最大值；定时器t_u超时，表示当前更新周期结束，把S_C加入到路径分值缓存，若此时路径分值缓存已满，就把路径分值缓存内最早加入的一条记录丢弃，再加入最新的S_C；最后重置定时器t_u，重置当前分值S_C为0；节点获得路径分值缓存中N个路径分值的平均值把对应的路由表记录的路径分值S更新为则完成路由表的更新；步骤四、根据路由表选择路径。