專利名稱：多跳網(wǎng)絡(luò)中一種測量運(yùn)動體位移速度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動物體逼近某目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的移動速度，屬無線 通信網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多跳網(wǎng)絡(luò)(例如自組織網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò))是近年來獲得迅速發(fā)展和廣 泛應(yīng)用的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能夠?qū)o線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地融為一體，在 很多人工不便或不宜的場合，如戰(zhàn)場、環(huán)境和自然災(zāi)害監(jiān)控、有害有毒工作現(xiàn)場 的監(jiān)視等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。本發(fā)明涉及的應(yīng)用場景是依據(jù)多跳網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)協(xié) 議構(gòu)成某種具體網(wǎng)絡(luò)形式(例如無線傳感器網(wǎng)絡(luò))，對運(yùn)動物體逼近(或離開) 某目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的移動速度進(jìn)行自動檢測并通過匯聚節(jié)點(diǎn)(Sink)實(shí)時匯報到測控中 心。在多跳網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)通?？梢圆捎脝翁蚨嗵@兩種方法進(jìn)行。單 跳方式是將需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(例如傳感器采集到的數(shù)據(jù))直接發(fā)送到基站(BS， Base Station)或Sink,優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性好，但對于距Sink較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn) 來說，采用單跳方式的能耗很大，而在多跳網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)一般是不能或不便補(bǔ)充 能量的，因此，采用單跳方式會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的生存期縮短；采用多跳方式對于節(jié)點(diǎn) 來說比較節(jié)能，但數(shù)據(jù)的傳輸存在較大的時延，且此時延會隨源節(jié)點(diǎn)距Sink的 距離增加而增大，因此需要在數(shù)據(jù)包中包含檢測的時間標(biāo)記，這就要求整個網(wǎng)絡(luò) 要進(jìn)行時間同步，增加了硬件的復(fù)雜性和通信的開銷。在一些較為復(fù)雜的多跳網(wǎng) 絡(luò)中，往往含有許多相對固定的節(jié)點(diǎn)(包括源節(jié)點(diǎn)和Sink)和若干可移動節(jié)點(diǎn)， 而測量移動節(jié)點(diǎn)向某些特定節(jié)點(diǎn)逼近(或離開)的速度在許多應(yīng)用場合具有重要 的意義，因此找到一種既節(jié)能又有效的測速方法有廣闊的應(yīng)用前景。技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提出一種在多跳網(wǎng)絡(luò)中對移動節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測速的方 法，以節(jié)點(diǎn)能耗少、算法復(fù)雜度低以及節(jié)省網(wǎng)絡(luò)硬件成本為目的。為了區(qū)別起見， 以下將移動節(jié)點(diǎn)稱為運(yùn)動物體。技術(shù)方案本發(fā)明的多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法為該多跳網(wǎng)絡(luò) 的媒體訪問控制層采用固定時延感知媒體訪問控制協(xié)議，及配合該協(xié)議的三種節(jié) 點(diǎn)調(diào)度表初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表，該方法依次按下列三個過程 執(zhí)行步驟1.建立最小跳數(shù)路由表和初始化調(diào)度表感知區(qū)域的節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)， 采用有限泛洪方式建立每個節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)的信息表，使源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可按最小跳 數(shù)路由傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)決定時延的值和初始化調(diào)度表的占空比；步驟2.建立包括初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表在內(nèi)的調(diào)度策略并 按下述方法完成各調(diào)度表之間的轉(zhuǎn)換各個源節(jié)點(diǎn)根據(jù)步驟1所設(shè)定的時延值和 源節(jié)點(diǎn)本身距匯聚節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)決定自身的源調(diào)度表的參數(shù)；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到 的源調(diào)度表信息調(diào)整自身的占空比使之與源調(diào)度表參數(shù)相同，從而獲得轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度 表；所有轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)完畢后均回到初始化調(diào)度表狀態(tài)，從而保證各節(jié)點(diǎn)的同 步；步驟3.數(shù)據(jù)的感知、發(fā)送、接收和計(jì)算源節(jié)點(diǎn)對運(yùn)動物體的感知，根據(jù) 對其傳感器設(shè)定的感知信號強(qiáng)度閾值來完成，不同源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)經(jīng)各轉(zhuǎn) 發(fā)節(jié)點(diǎn)多跳傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)源節(jié)點(diǎn)之間的距離和所接收數(shù)據(jù)的時 間間隔計(jì)算運(yùn)動體的位移速度。該多跳網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制層采用了固定時延感知媒體訪問控制協(xié)議，通過 調(diào)整占空比使不同跳數(shù)源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸時延基本相同。除匯聚節(jié)點(diǎn)之外的所有節(jié)點(diǎn)都擁有初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表， 分別對應(yīng)于無數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r刻、感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的 時刻調(diào)度使用。建立包括初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表在內(nèi)的調(diào)度策略后，各調(diào)度 表之間的轉(zhuǎn)換是根據(jù)嚴(yán)格的時序關(guān)系完成的，通過數(shù)據(jù)包中的控制信息，使傳輸 路徑上節(jié)點(diǎn)的三個調(diào)度表的監(jiān)聽時段始終對齊，使調(diào)度表同步。源節(jié)點(diǎn)對運(yùn)動物體的感知采用統(tǒng)一的感知信號強(qiáng)度閾值，將到達(dá)閾值的第一 時間確定為感知時刻，有效減小測量誤差。本發(fā)明給出了一種在多跳網(wǎng)絡(luò)中對運(yùn)動物體進(jìn)行測速的方法，采用了基于占 空比的具有設(shè)定時延的MAC協(xié)議和配合該協(xié)議的三種節(jié)點(diǎn)調(diào)度表。具體步驟分 三個階段(1)建立最小跳數(shù)路由表階段，包括建立最小跳數(shù)路由信息列表和初 始化調(diào)度表，對多跳網(wǎng)絡(luò)中的全部源節(jié)點(diǎn)和Sink采用有限泛洪方式建立每個節(jié) 點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)的信息列表，使源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可按最小跳數(shù)路由準(zhǔn)則傳輸至Sink, 而Sink決定時延的值和初始化調(diào)度表的占空比；(2)建立調(diào)度表階段，包括對 初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表實(shí)施的調(diào)度策略，各個源節(jié)點(diǎn)根據(jù)設(shè)定時 延的值決定自身的源調(diào)度表的參數(shù)，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)源調(diào)度表信息獲得轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度 表；(3)數(shù)據(jù)的感知、發(fā)送、接收和計(jì)算，源節(jié)點(diǎn)將獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)各轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)多 跳傳輸至Sink,由Sink計(jì)算運(yùn)動物體的移動速度。有益效果對運(yùn)動物體的移動速度提供了一種簡單、低耗、易于實(shí)現(xiàn)的測量手段，能夠應(yīng)用于一些需要近似實(shí)時測量運(yùn)動物體移動速度的場合，特別是無人 值守現(xiàn)場。


圖1為測量多跳網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動物體移動速度的示意圖。圖中Sl、 S2為兩個 能夠感知到物體移動的節(jié)點(diǎn)(例如傳感器和通信設(shè)備)，^和fs2分別為它們的 感知時刻，"和"分別為它們的接收時刻。圖2為源節(jié)點(diǎn)及其轉(zhuǎn)發(fā)路徑。圖3為各節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送的時序圖。其中SYNC為同步信號，可不定期發(fā) 送以維護(hù)調(diào)度表的同步；RTS為發(fā)送請求信號，CTS為發(fā)送允許信號。 圖4為實(shí)施案例源調(diào)度表的占空比。
具體實(shí)施方式
多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法采用了固定時延感知媒體訪問控制 (FDS-MAC， Fixed Delay Sense Media Access Control)協(xié)議及配合該協(xié)議的三種 節(jié)點(diǎn)調(diào)度表初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表，該方法依次按下列三個過 程執(zhí)行步驟1.建立最小跳數(shù)路由表和初始化調(diào)度表感知區(qū)域的節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)Sink,采用有限泛洪方式建立每個節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)的信息表，使源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可按 最小跳數(shù)路由傳輸至Sink, Sink決定時延的值和初始化調(diào)度表的占空比；步驟2.建立包括初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表在內(nèi)的調(diào)度策略 各個源節(jié)點(diǎn)根據(jù)步驟1所設(shè)定的時延值和源節(jié)點(diǎn)本身距Sink的跳數(shù)決定自身的 源調(diào)度表的參數(shù)；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的源調(diào)度表信息調(diào)整自身的占空比使之與 源調(diào)度表參數(shù)相同，從而獲得轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表；初始化調(diào)度表保證源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào) 度表的同步。步驟3.數(shù)據(jù)的感知、發(fā)送、接收和計(jì)算不同源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)經(jīng)各 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)多跳傳輸至Sink, Sink根據(jù)源節(jié)點(diǎn)之間的距離和所接收數(shù)據(jù)的時間間 隔計(jì)算運(yùn)動體的位移速度。多跳網(wǎng)絡(luò)的MAC層采用FDS-MAC協(xié)議，其核心內(nèi)容是通過調(diào)整占空比使 不同跳數(shù)源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸時延基本相同。每個節(jié)點(diǎn)都擁有初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表，分別對應(yīng)于無數(shù)據(jù) 傳輸?shù)臅r刻、感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的時刻調(diào)度使用。節(jié)點(diǎn)的三個調(diào)度表之間的轉(zhuǎn)換是根據(jù)嚴(yán)格的時序關(guān)系完成的，通過數(shù)據(jù)包中 的控制信息，使傳輸路徑上的節(jié)點(diǎn)的三個調(diào)度表的監(jiān)聽時段始終對齊，使調(diào)度表 同步。源節(jié)點(diǎn)對運(yùn)動物體的檢測采用統(tǒng)一的感知信號強(qiáng)度閾值，將到達(dá)閾值的第一 時間確定為感知時刻，有效減小了測量誤差。在圖1中，當(dāng)物體從源節(jié)點(diǎn)S1處(感知時間是Sink的參考時刻h)移動到 源節(jié)點(diǎn)S2處(感知時間是Sink的參考時刻f2)時，Sl、 S2分別將感知信號經(jīng) 多跳傳輸至Sink。由于存在傳輸時延，Sink分別于M-A+fd和fC+^時刻收到 這兩個信號。假設(shè)源節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完成了自身定位，不同源節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)到Sink的 傳輸時延近似相等(即源節(jié)點(diǎn)向Sink傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中包含自身的位置信 息，則Sink很容易計(jì)算出兩個源節(jié)點(diǎn)的距離rf，從而計(jì)算出物體的移動速度，為<formula>formula see original document page 7</formula>為了使不同源節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)到Sink具有基本相同的傳輸時延，本發(fā)明在多 跳網(wǎng)絡(luò)中采用了 一種稱之為固定時延感知媒體訪問控制(FDS-MAC， Fixed DelaySense Media Access Control)的協(xié)議。在該協(xié)議下，每個節(jié)點(diǎn)采用監(jiān)聽和休眠交 替工作的模式，數(shù)據(jù)傳輸采用多跳方式，不同的數(shù)據(jù)傳輸路徑的占空比各不相同。 圖2是源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D，圖3是各節(jié)點(diǎn)的工作時序圖。本發(fā)明采用的多跳網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)包括感知設(shè)備和通信設(shè)備，也可以是一種 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收發(fā)信機(jī)通常處于以下四種狀態(tài)之一發(fā)送狀態(tài)，接 收狀態(tài)，空閑監(jiān)聽狀態(tài)和休眠狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)在發(fā)送狀態(tài)時能耗最大，接收狀態(tài)次之， 空閑監(jiān)聽狀態(tài)再次之(約相當(dāng)于接收狀態(tài)的50% 100。/。)，休眠狀態(tài)最小(幾乎 不耗能)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量不大時(如測量物體的移動速度)，采用監(jiān)聽和休眠交 替工作模式可有效減少節(jié)點(diǎn)空閑監(jiān)聽時間，且不會造成數(shù)據(jù)的漏傳或擁塞。設(shè)一個監(jiān)聽時段(記為7bsten，取固定值)和一個休眠時段(記為rsleep)之 和為一幀時間7V，《為占空比，數(shù)值上等于7b:^與7V的比值，/ (")為第"跳節(jié) 點(diǎn)的偵聽延遲，^為偵聽延遲的平均值，ftx為一個數(shù)據(jù)包(含控制信令)的傳輸 時間，aw)為第w跳節(jié)點(diǎn)的休眠時間，則第w跳節(jié)點(diǎn)的時延為+ + 、 (1)載波偵聽的競爭始于每幀的起始， 一個節(jié)點(diǎn)接收到一個數(shù)據(jù)包后，必須在下 一跳節(jié)點(diǎn)醒后(即下一幀的開始)才可轉(zhuǎn)發(fā)，所以一幀時間可記為rf=fcs("-l)+第77跳的休眠時延為"")=rf-(2)將式(2)代入式(1)，得第一跳是個例外，因?yàn)樵垂?jié)點(diǎn)可在一幀的任意時刻產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)包，所以第一跳的休眠延遲ai)是(0， 7V)之間的隨機(jī)數(shù)。設(shè)該值均勻分布于(0， 7>)，則 平均值為7V/2。綜上所述， 一個數(shù)據(jù)包iV跳后的總時延為=^(1) "cs(" "tx十Z(『f "cs(")-^s("-l))第JV跳源節(jié)點(diǎn)到Sink的平均傳輸時延為AT(iV)是第W跳源節(jié)點(diǎn)采用的占空比，^和ftx是網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)參數(shù)，可視為常 數(shù)。在FDS-MAC協(xié)議中，將根據(jù)不同的W來改變iC(7V)的值，從而保證^)基 本不變。根據(jù)具體的應(yīng)用場景，我們可以事先設(shè)定時延D的值，令當(dāng)總跳數(shù)為iV時，對應(yīng)的占空比為，)= Listen本發(fā)明進(jìn)行測速的具體步驟分三個階段建立最小跳數(shù)路由表階段；建立調(diào)度表階段；數(shù)據(jù)感知、發(fā)送、接收和計(jì)算階段。下面分別說明。1. 建立最小跳數(shù)路由表Sink以泛洪方式向各節(jié)點(diǎn)發(fā)出查詢分組。分組包含Sink的身份ID，距離Sink 的最小跳數(shù)值i^nin，此時，i/min=0。Sink的鄰節(jié)點(diǎn)接收到Sink的査詢分組后，將i/min的值加1作為新值存儲并 轉(zhuǎn)發(fā)出去。對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)來說，若收到的Hmta值小于原存儲的ifmin，則以收到的 值替換原存儲值，同時將查詢分組的ED值改為本節(jié)點(diǎn)的ID值，繼續(xù)以泛洪的方式轉(zhuǎn)發(fā)。若收到的/4in值大于原存儲值，則丟棄該分組，不作處理。 一段時間后，各個節(jié)點(diǎn)根據(jù)Hmin值和ID值建立了最小跳數(shù)路由。此后，每個節(jié)點(diǎn)向Sink發(fā)送包含本節(jié)點(diǎn)的ID號和距Sink跳數(shù)的數(shù)據(jù)包， Sink據(jù)此建立節(jié)點(diǎn)集合。然后，Sink以廣播方式向各節(jié)點(diǎn)發(fā)出設(shè)定時延Z)的值 和一個初始化調(diào)度表，當(dāng)節(jié)點(diǎn)無任何數(shù)據(jù)需發(fā)送時，節(jié)點(diǎn)以這個初始化調(diào)度表進(jìn) 入周期性的監(jiān)聽和休眠階段。2. 建立調(diào)度表調(diào)度表是指以占空比為核心內(nèi)容的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略。FDS-MAC協(xié)議由于其占空比是變化的，并且由源節(jié)點(diǎn)距Sink的跳數(shù)決定，為了保證不同節(jié)點(diǎn)的協(xié)同工作，特為每個節(jié)點(diǎn)安排了 3種調(diào)度表。這3種調(diào)度表 分別是由Sink發(fā)起的初始化調(diào)度表，由源節(jié)點(diǎn)發(fā)起的源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根 據(jù)不同源節(jié)點(diǎn)而建立的轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表。建立調(diào)度表的具體步驟如下1) Sink根據(jù)應(yīng)用要求確定^、 ftx和Z)的值并確定初始化調(diào)度表，然后向各 節(jié)點(diǎn)廣播，每個節(jié)點(diǎn)記錄這些值和初始化調(diào)度表。實(shí)際上，此時已確定 了監(jiān)聽時段的長度7bsten。2) 對于源節(jié)點(diǎn)(設(shè)該節(jié)點(diǎn)距Sink的跳數(shù)為iV)，首先計(jì)算K(JV)并保存，只 要Sink不改變時延值，則X(A/)就不再變化。這樣每個源節(jié)點(diǎn)均建立了自 己的源調(diào)度表。3) 當(dāng)源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，源節(jié)點(diǎn)以初始化調(diào)度表首先進(jìn)行載波偵聽， 當(dāng)信道空閑時，向鄰節(jié)點(diǎn)廣播RTS數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包包含源節(jié)點(diǎn)的跳數(shù) 和源調(diào)度表的占空比等調(diào)度信息。4) 鄰節(jié)點(diǎn)接收到源節(jié)點(diǎn)的RTS包后，比較源節(jié)點(diǎn)距Sink的跳數(shù)和自己距 Sink的跳數(shù)的大小，如自身跳數(shù)大于或等于源節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，說明不是轉(zhuǎn) 發(fā)節(jié)點(diǎn)，則丟棄該調(diào)度表，否則用源節(jié)點(diǎn)的調(diào)度表代替自己的調(diào)度表， 使之成為轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表并執(zhí)行之。5) 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收到源節(jié)點(diǎn)(或上一跳節(jié)點(diǎn))的RTS包后，發(fā)出CTS數(shù)據(jù)包， 該包也包括了源節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)和占空比，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)可以收到 該CTS包，這樣就可以使用與源節(jié)點(diǎn)占空比相同的轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表。3.數(shù)據(jù)的感知、發(fā)送、接收和計(jì)算源節(jié)點(diǎn)對運(yùn)動物體的檢測采用統(tǒng)一的感知信號強(qiáng)度閾值確定感知時刻，一旦 達(dá)到此閾值，就判斷為物體已到達(dá)該節(jié)點(diǎn)，立即將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。由于每個感知 節(jié)點(diǎn)設(shè)定的閾值相同，這樣可以保證在感知時刻運(yùn)動物體距源節(jié)點(diǎn)的距離基本相 同，減小了距離的測量誤差。源節(jié)點(diǎn)(設(shè)為第iV跳節(jié)點(diǎn))計(jì)算出每跳節(jié)點(diǎn)的占空比，然后進(jìn)行載波偵聽， 當(dāng)信道空閑時，源節(jié)點(diǎn)廣播RTS數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包包含節(jié)點(diǎn)的ID、占空比信息 和跳數(shù)信息。所有的W跳和(JV+1)跳節(jié)點(diǎn)收到該包后，由于它們不是轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)， 丟棄該包，不改變自身的調(diào)度表。而(W-1)跳節(jié)點(diǎn)接收到RTS數(shù)據(jù)包后，發(fā)出 CTS數(shù)據(jù)包。該CTS數(shù)據(jù)包也包含源節(jié)點(diǎn)的占空比和跳數(shù)信息。由于(JV-1) 跳和(i\T-2)跳節(jié)點(diǎn)具有相同的初始化調(diào)度表，因此，(W-2)跳節(jié)點(diǎn)一定能接收到(W-1)跳節(jié)點(diǎn)的CTS包，這樣可以用轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表代替(W-1)跳和(#-2) 跳的初始化調(diào)度表。依次類推，源節(jié)點(diǎn)的各轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)均可以用源節(jié)點(diǎn)的調(diào)度表實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的設(shè)定時延傳輸。每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送完畢后均要回 到初始調(diào)度表狀態(tài)，這樣才可以保證各節(jié)點(diǎn)對不同源節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)兩個源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)多跳傳輸?shù)竭_(dá)Sink后，Sink根據(jù)源節(jié)點(diǎn)的位置信息 (可由源節(jié)點(diǎn)的ID確定)計(jì)算出這兩個源節(jié)點(diǎn)的距離d以及接收到這兩個信號 的時間間隔，就可以計(jì)算出物體的移動速度。下面以圖1所示場景介紹利用上述方法進(jìn)行測速的過程。設(shè)SI為最遠(yuǎn)跳 OV=4)節(jié)點(diǎn)，S2有2跳。設(shè)定監(jiān)聽時段7lkten為200ms，載波偵聽平均時間fcs 為50ms，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時間&為50ms,設(shè)定SI的源調(diào)度表的占空比K(Sl) 為80%，得到固定時延的值為圖4為SI和S2源調(diào)度表占空比的示意圖。設(shè)Sl的坐標(biāo)位置為(2， 4)， S2的坐標(biāo)位置為(4， 2)，則S1、 S2的距離為d = V(4-2)2+(4-2)2 = 2.83(unit) 設(shè)Sink分別于/rl=ls和&=1.5s收到這兩個信號，則物體的移動速度為實(shí)施案例而S2的源節(jié)點(diǎn)調(diào)度表的占空比為K(S2) = ^(2-:)rUsten=34.3%
權(quán)利要求
1.一種多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法，其特征在于該多跳網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制層采用固定時延感知媒體訪問控制協(xié)議，及配合該協(xié)議的三種節(jié)點(diǎn)調(diào)度表初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表，該方法依次按下列三個過程執(zhí)行步驟1.建立最小跳數(shù)路由表和初始化調(diào)度表感知區(qū)域的節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，采用有限泛洪方式建立每個節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)的信息表，使源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可按最小跳數(shù)路由傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)決定時延的值和初始化調(diào)度表的占空比；步驟2.建立包括初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表在內(nèi)的調(diào)度策略并按下述方法完成各調(diào)度表之間的轉(zhuǎn)換各個源節(jié)點(diǎn)根據(jù)步驟1所設(shè)定的時延值和源節(jié)點(diǎn)本身距匯聚節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)決定自身的源調(diào)度表的參數(shù)；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的源調(diào)度表信息調(diào)整自身的占空比使之與源調(diào)度表參數(shù)相同，從而獲得轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表；所有轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)完畢后均回到初始化調(diào)度表狀態(tài)，從而保證各節(jié)點(diǎn)的同步；步驟3.數(shù)據(jù)的感知、發(fā)送、接收和計(jì)算源節(jié)點(diǎn)對運(yùn)動物體的感知，根據(jù)對其傳感器設(shè)定的感知信號強(qiáng)度閾值來完成，不同源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的感知數(shù)據(jù)經(jīng)各轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)多跳傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)源節(jié)點(diǎn)之間的距離和所接收數(shù)據(jù)的時間間隔計(jì)算運(yùn)動體的位移速度。
2. 如權(quán)利要求書1所述的多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法，其特征 在于該多跳網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制層采用了固定時延感知媒體訪問控制協(xié)議，通過 調(diào)整占空比使不同跳數(shù)源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸時延基本相同。
3. 如權(quán)利要求書1所述的多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法，其特征 在于除匯聚節(jié)點(diǎn)之外的所有節(jié)點(diǎn)都擁有初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表， 分別對應(yīng)于無數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r刻、感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的 時刻調(diào)度使用。
4. 如權(quán)利要求書1所述的在多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法，其特 征在于建立包括初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表在內(nèi)的調(diào)度策略后，各調(diào) 度表之間的轉(zhuǎn)換是根據(jù)嚴(yán)格的時序關(guān)系完成的，通過數(shù)據(jù)包中的控制信息，使傳輸路徑上節(jié)點(diǎn)的三個調(diào)度表的監(jiān)聽時段始終對齊，使調(diào)度表同步。
5.如權(quán)利要求書1所述的在多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法，其特 點(diǎn)在于源節(jié)點(diǎn)對運(yùn)動物體的感知采用統(tǒng)一的感知信號強(qiáng)度閾值，將到達(dá)閾值的第 一時間確定為感知時刻，有效減小測量誤差。
全文摘要
多跳網(wǎng)絡(luò)中測量運(yùn)動體位移速度的方法包括三個過程1.感知區(qū)域的節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)(Sink)建立最小跳數(shù)路由表；2.建立包括初始化調(diào)度表、源調(diào)度表和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表在內(nèi)的調(diào)度策略，該策略的核心是源節(jié)點(diǎn)根據(jù)其距Sink的跳數(shù)自主改變轉(zhuǎn)發(fā)路徑中各節(jié)點(diǎn)的占空比；3.源節(jié)點(diǎn)利用源調(diào)度表發(fā)送數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)源調(diào)度表信息獲得轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，初始化調(diào)度表用于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的同步和源調(diào)度表與轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度表的協(xié)調(diào)。Sink只需根據(jù)兩個節(jié)點(diǎn)的距離和接收到的數(shù)據(jù)的時間間隔就可計(jì)算出物體的移動速度。
文檔編號H04L12/56GK101282299SQ20081010074
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者銘 倪, 宋鐵成, 朱立鋒, 沈連豐, 牟中平, 波 許, 安 趙, 鄧延安 申請人:熊貓電子集團(tuán)有限公司;東南大學(xué);南京東大移動互聯(lián)技術(shù)有限公司;南京聯(lián)慧通信技術(shù)有限公司