的相对距 离，A。表示发送节点在预测时刻tp的预测位置，dP表示发送节点的预测位置与接收节点的 相对距离，P表示预测位置与位置4的相对距离。同样地，假定发送节点是匀速直线运动， 可以计算出下一次发送ffiLLO消息时发送节点与接收节点的相对距离。如图2所示，已知 山、d2、d3,令k=n/m，j=p/n，求角军dp。
[0051] 根据海伦公式，图2中由山、(12、11三条边围成的三角形和由d2、d3、m三条边围成的 三角形等高，所以他们的面积比等于底边的比，得到它们的关系见式（5)。
[0052] [ (d3+d2) 2-m2] [ (m2- (d3-d2)2] n2= [(d2+山)2-n2][(n2-汍-山)2] m2 (5)
[0053] 同样地，由于发送节点是勾速直线运动，因此k=n/m= (1^-1:2)/(1:2-1:3)。
[0054]k= 1时，带入k=n/m到式（5)可以得到式（6)。
[0055] 2m2 =d32+d12-2d22 (6)
[0056]k辛1时，带入k=n/m到式（5)可以得到式（7)。
[0057]
[0058] 根据以上分析，得到本发明基于能量感知和位置预测的0LSR路由方法的具体步 骤。图3是本发明基于能量感知和位置预测的0LSR路由方法的流程图。如图3所示，本发 明基于能量感知和位置预测的0LSR路由方法包括以下步骤：
[0059] S301 :计算参数获取：
[0060] 接收节点存储最近三次从发送节点接收的HELLO消息的功率PH、Prt、Prt，以及这三 次HELLO消息的接收时刻tpt2、t3,ti> 12> 13，即下标越大，越接近当前时刻。接收节点 还要存储发送节点在时刻tJP12之间的距离M，设置M的初始值为0。
[0061] 在实际应用中，由于链路集包含了HELLO消息中最多的内容，以上计算参数可以 存储在链路集，即在链路集对应发送节点的元素后增加以上计算参数。每当接收节点接收 到来自发送节点的新的HELLO消息，则根据步骤S302至步骤S306进行一次发送节点的位 置预测。显然，首次位置预测是在接收到三次ffiLLO消息后才能执行。
[0062] S302 :计算得到历史位置的距离：
[0063] 计算发送节点在三个历史位置到接收节点的距离山，i= 1，2, 3。距离山的计算 方式可以根据实际情况进行选择，本实施例中采用公式（2)进行计算，即计算公式为：
[0064]
[0065] S303 :根据三个)力史位置信息进仃位置饿测：
[0066] 当接收节点首次记录了3个有效的HELLO消息后，因为此时没有计算出M的值，所 以只能使用三个历史位置信息来对发送节点进行位置预测。分为两种情况：
[0067] 当k=n/m= (1^-1:2)/(1:2-1:3) = 1，将山、(12、(13代入公式（6)计算得到m的值，然 后将山、d2、j=p/n= (tp-ti) / (1^-1:2)、n=m代入公式（4)，计算出发送节点预测位置到 接收节点的距离，记为dP1。tp表示对发送节点的预测时刻。
[0068] 当k=n/m= (t「t2)/(t2_t3)辛 1，将山、(12、(13、1^ 代入公式（7)计算得到m的值， 如果m只有单一解，则m为此单一解，如果m有两个解，则令m等于更接近M的那一个解，然 后将山、d2、j=p/n、n=m代入公式（4)，计算出发送节点预测位置到接收节点的距离，记 为dP1 〇
[0069] 由于本发明中m和dP1都表示的是距离，显然不会是负数，因此在以上过程中所指 的m的解的数量是排除了负数解之后的数量。
[0070]S304:更新参数D12:
[0071] 由于D12是发送节点在时刻tJP12之间的距离，因此更新D12=km。对于本发明 而言，本次预测得到的D12对应的是下一次预测时的m值，因此在步骤S3中可以根据D12来 对两个m解进行排除判断。
[0072] S305 :根据两个历史位置信息进行位置预测：
[0073] 在经过步骤S304后，因为n值已经被计算出来，所以可以直接将山、d2、j=p/n =和n=km代公式（4)来计算发送节点预测位置到接收节点的距离，记为 dP2〇
[0074] S306:加权平均得到最终预测距离：
[0075] 为了减少计算误差，将距离dP1、'和di进行加权平均，得到最终的发送节点预测 位置到接收节点的预测距离dP，其计算公式如下：
[0076]
[0077]S307 :基于预测距离的路由选择：
[0078] 通过以上步骤进行发送节点的位置预测后，在路由选择时会利用各个发送节点预 测位置到接收节点的预测距离来选择路由。一般情况下，发送节点距离接收节点越近，那么 两个节点之间的链路相较于距离较远的节点也越稳定。因此，当选择路由时，在跳数相同的 情况下，优先选择预测距离dP较小的链路集元素作为路由的下一跳，即选择预测距离d。最 小的节点作为路由的下一跳。
[0079] 实施例
[0080] 为了说明本发明的技术效果，采用一个具体实例对本发明进行仿真验证。本次 仿真验证中节点的总数为32个：在300*300的长方形区域中，添加22个静止节点，编号 10到31，添加10个初始位置随机的移动节点，编号0到9。所有节点的信号强度是100m， 静止节点水平距离为42m，竖直距离为52m。移动节点从Os开始随机移动，移动速度满足 [V-2. 5,V+2. 5]上的正态分布，V是仿真结果图的横轴。移动节点到达目的地后会停留一段 时间，停留时间满足[0, 5s]的均匀分布。仿真时间为40s，移动节点0-9从20s开始产生流 量，一共5对恒定数据流。
[0081] 仿真时，采用移动节点在不同速度下的分组到达率和传输时延对比传统0LSR路 由方法和本发明0LSR路由方法的性能。每个点仿真时采用100个不同的初始场景，每个场 景仿真次数为20次。横轴都是移动节点的移动速度（m/s)，步长是5m/s。
[0082] 图4是本发明和传统0LSR路由方法的移动速度-分组到达率曲线图。如图4所示， 在低速度运动情况下本发明相对于传统0LSR路由方法的分组到达率差别不大。随着速度 的增加本发明的分组到达率逐渐提高，但是速度增加到一定程度后，本发明与传统0LSR路 由方法之间分组到达率差距开始变小。这是因为速度太快，节点还没有收集到足够的HELLO 消息，本发明退化成以信号能量小为优先计算路由。但是整体而言，本发明相对比传统0LSR 路由方法，提高了分组到达率。
[0083] 图5是本发明和传统0LSR路由方法的移动速度-传输时延曲线图。如图5所示， 本发明比传统0LSR路由方法虽然具有更大的传输时延，但是考虑到本发明对节点快速运 动时分组到达率的显著提升，这样的延时仍在可接受范围内。
[0084] 尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领域的技术 人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技 术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些 变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1. 一种基于能量感知和位置预测的OLSR路由方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :接收节点存储最近三次从发送节点接收的HELLO消息的功率L、Prf、Prt，以及这三 次HELLO消息的接收时刻Ht3,ti> 12> 13;存储发送节点在时刻t挪12之间的距离 D12，设置D12的初始值为0 ;每当接收节点接收到来自发送节点的新的HELLO消息，则采用步 骤S2至S6的方法进行一次发送节点的位置预测； 52 :计算发送节点在三个历史位置到接收节点的距离山，i= 1，2, 3 ; 53 :根据三个历史位置信息进行位置预测，具体方法为： 当k= (1^-1:2)/(1:2-1:3) = 1，根据以下公式求解得到发送节点在时刻1:3和1:2之间的距 离m: 2m2=d32+d12-2d22 然后根据以下公式求解得到发送节点在预测位置与接收节点的距离dP1:其中，j= tp表示对发送节点的预测时刻，n表示发送节点在时刻t2 和h之间的距离，n=m。 当k=Uft2) / (t2-t3)辛1，根据以下公式求解得到m:如果m只有单一解，则m为此单一解，如果m有两个解，则令m等于更接近D12的那一个 解，然后根据以下公式求解得到dP1:其中，j= (Vt1)/Uft2)，n=km; 54 :更新D12=km; 55 :根据两个历史位置信息进行位置预测，具体方法为根据以下公式求解得到发送节 点在预测位置与接收节点的距离dP2:其中，j= (Vt1)/Uft2)，n=km; 56 :计算预测位置到接收节点的预测距离dP:S7 :在进行OLSR路由选择时，在跳数相同的情况下，选择预测距离dP最小的节点作为 路由的下一跳。2.根据权利要求1所述的OLSR路由方法，其特征在于，所述步骤S2中的距离di的计 算公式为：
【专利摘要】本发明公开了一种基于能量感知和位置预测的OLSR路由方法，首先计算得到发送节点在三个历史位置到接收节点的距离，然后分别根据三个历史位置信息和两个历史位置信息计算发送节点在预测位置与接收节点的预测距离，将两种方法得到的预测距离与发送节点最近一次历史位置到接收节点的距离进行加权平均，得到最终的预测距离。在选择路由时，在跳数相同的情况下，选择预测距离最小的节点作为路由的下一跳。本发明通过对发送节点与接收节点的距离进行预测，将节点的运动因素引入路由选择，使得到的路由质量更好，从而提高系统的分组到达率。
【IPC分类】H04L12/733, H04W4/02, H04W40/10, H04W84/18
【公开号】CN105050151
【申请号】CN201510357895
【发明人】纪新, 黄赐, 刘健, 张唯炯
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月25日