本发明涉及水下声学通信技术领域，具体的讲是水声传感器网络中一种中断链路发
现和滑翔机调度机制。
背景技术：
地球上约70％的区域被水体覆盖，其中海洋作为地球上一个重要的生命支持系统，其蕴含着极其丰富和宝贵的自然资源。随着人类对海洋的开发和利用，其依托的海洋科技越来越成为科学研究的热点内容。在众多的海洋科技领域中，水声传感器网络(Underwater Acoustic Sensor Networks，UASNs)已在水下环境探测的许多方面取得了较为显著的成就，比如：对海洋数据收集、水体污染的监测以及水下灾害预警等，UASNs受到了日益广泛的关注。但是极其恶劣的水声通信环境，使得传感器节点通信的水声信道具有带宽窄、高延迟、动态变化以及高误码率等特性。这些特性给UASNs设计的各个方面带来了很多问题，包括节点部署、物理层、MAC层、路由层协议设计以及可靠的数据传输等。此外由于水声通信链路动态变化特性的存在，使得网络数据传输的可靠性不能得到保证，又给UASNs的拓扑设计带来巨大的挑战。
由于水下传感器节点间通信的水声信号容易受到水温、压强、水面起伏等因素的影响，导致传感器节点之间的水声通信信道有着极强的时间和空间的不确定性。因此即使网络在初始部署时符合连通性条件，但是由于水声信道的时变性，网络会出现节点间通信突然中断的情况，即网络出现分区、不连通的现象，这就导致网络整体连通性和可靠性不能满足应用要求。因此为了提升网络连通性和可靠性，设计一个能够实现水下通信链路修复和高效拓扑维护的机制有着重要意义。对于水声信道的时变性导致的水下数据收集的节点到水面汇聚节点的路径出现暂时不可达情况，如果用静态节点进行拓扑维护就会产生较大的节点冗余和较大的资源开销。考虑到UASNs中数据采集任务是由静态节点和移动节点共同完成，因此如果借用执行数据采集任务的水下航行器辅助失效链路的修复工作，就会实现灵活、高效的网络拓扑维护。而水下滑翔机作为一种具有独特驱动模式的新型的监测设备，较AUV有着耗能低、航程远、低噪声和低成本的优点，被应用在很多的深远海中长时序、大范围、三维连续海洋环境参数收集任务。因此，对于实时性要求不高的网络来说，可以在水下滑翔机进行数据采集任务基础上，辅助网络进行失效链路的修复。但是由于其运动轨迹在铅垂面上为单一的锯齿形运动，因此设计一个充分考虑水下滑翔机的运动特性的水声信道链路修复机制对于网络的拓扑维护以及恢复网络连通性和可靠性有着重要意义。
技术实现要素：
本发明提出一种水下滑翔机辅助的链路修复方法，旨在使得水下滑翔机能够准确及时的作为失效链路的补充节点，恢复网络的连通性和可靠性。技术方案如下：
一种滑翔机辅助的链路修复方法，包括下列步骤：
步骤1静态传感器节点每隔时间周期T向其簇头节点hi发送数据包该数据包包含节点自身位置信息。
步骤2若簇头节点hi收到周期发送的数据包，则表示静态传感器节点到簇头hi之间的链路没有中断，若簇头节点hi在周期T内未收到周期发送的数据包，但收到其下一跳节点的数据包，则判定与之间链路eab失效，并设置hi中的链路中断标识δab＝1；
步骤3若hi中的链路中断标识δ都为0，则滑翔机完成数据转发后，继续按照原来运行轨迹进行数据收集；若有链路失效即hi中的链路中断标识δ不全为0，则在滑翔机gi周期性靠近hi进行数据转发时，簇头hi向gi发送包含失效链路eab两节点位置信息的repair(eab)数据包，调度滑翔机gi修复失效链路；
步骤4若gi收到repair(eab)数据包，则使滑翔机的链路中断标识位δab＝1并结合自身运动特性，通过失效链路修复路径优化算法选择合适轨迹对失效链路进行修复；
步骤5在gi完成了hi下达的失效链路修复命令后，滑翔机的中断链路标识δab置0，表示已完成簇头下发的链路eab修复任务，此时滑翔机再次回到原来位置将簇头节点hi的链路中断标识δab设置为0，并继续进行环境数据收集。
附图说明
图1是本发明系统的网络模型
图2是本发明LDR-GS机制框图
图3是本发明滑翔机辅助链路修复的示意图
具体实施方式
现在对本发明的实施提供详细参考。为解释本发明将参考附图描述下述实施例。
图1中，本文考虑的网络维护问题是针对已知水下传感器静态和动态节点部署下的滑翔机辅助链路修复方法，并且假设原有的网络初始部署已经满足覆盖性和连通性条件。网络中将整个区域划分成几个子区域，每个子区域i包含一个簇头节点hi、一个水下动态节点滑翔机gi和多个静态传感器网络节点其中静态节点由缆线固定于水底，是靠浮力装置浮在水中的锚定节点。静态传感器节点通过水声信道将收集的数据信息以多跳的方式转发给该区域的簇头节点，而水下滑翔机作为动态传感器节点，动态收集区域i中的数据信息并周期性的经过簇头节点位置，将收集的数据信息转发给该簇头节点。簇头节点进而将收集到的信息发送给上层子区域的簇头节点，这样采集的数据就逐层传递给水面的汇聚节点，最后再由水面汇聚节点将数据融合处理通过无线电的通信方式将数据传递给卫星或者岸上基站。
图2中，是对滑翔机修复过程的一个示意图。当子区域中的簇头节点发现网络中有链路中断的时候，当滑翔机靠近簇头节点进行数据转发时，簇头节点就会将网络中的中断信息告知滑翔机。此时，滑翔机就会根据簇头节点提供的信息去指定位置进行链路的重建，达到恢复通信链路的作用。
图3中，是对整体机制的具体描述。在已有网络节点部署的基础上，设计一个滑翔机辅助愈合机制。首先需要设计一个失效链路识别和滑翔机调度机制，该机制中子区域i中的簇头节点hi负责收集和处理簇内所有簇成员Si以及滑翔机gi发来的数据包，最终将数据发送给水面汇聚节点。假设簇头hi的路由表保存有该区域内所有的路由信息，其中每个传感器节点到达hi的路由是按照最短路径进行寻路，即每个节点到达hi的路径是唯一的。在该网络中，水下节点在没有数据需要接收和发送时，自动从活动状态进入休眠状态。对于该区域的滑翔机gi会周期性的靠近hi节点并将收集的环境数据转发给hi，同时hi会将整个簇成员间的链路中断信息传给gi，以便某链路失效时可以由滑翔机gi及时进行修复。具体的流程如下：
a.首先静态节点和动态节点完成正常的环境信息收集，再通过多跳链路将数据包转发给本区域的簇头节点，在转发的过程中由于环境的时变特性，就会造成链路的中断，从而使得采集的数据信息转发失败。此时就需要进行步骤1到步骤5进行链路重建，从而修复链路。
b.按照步骤1所述，通过静态传感器节点每隔时间周期T向其簇头节点hi发送数据包该数据包包含节点自身位置信息，该簇头节点能够采集到链路的状态和位置信息。
c.如步骤2，将簇头收到的信息分为两种情况：若簇头hi收到周期发送的数据包，则表示到簇头hi之间的链路没有中断；若簇头hi在周期T内未收到周期发送的数据包，但收到其下一跳节点的数据包，则判定与之间链路eab失效，并设置hi中的链路中断标识δab＝1。
d.如步骤3中，此部分需要等待滑翔机周期性的靠近簇头节点时进行。若hi中的链路中断标识δ都为0，则滑翔机完成数据转发后，继续按照原来运行轨迹进行数据收集；若有链路失效即hi中的链路中断标识δ不全为0，则在滑翔机gi周期性靠近hi进行数据转发时，簇头hi向gi发送包含失效链路eab两节点位置信息的repair(eab)数据包，调度滑翔机gi修复失效链路。
e.如步骤4所述，当滑翔机收到来自簇头节点的不同指令时，会有不同的运动轨迹：若gi收到repair(eab)数据包，则使滑翔机的链路中断标识位δab＝1并结合自身运动特性，通过失效链路修复路径优化算法选择合适轨迹对失效链路进行修复；若滑翔机没有收到来自簇头节点的调度信号，则继续原来的轨迹进行环境信息的数据收集。
f.如步骤5所述，在gi完成了hi下达的失效链路修复命令后，滑翔机的中断链路标识δab置0，表示已完成簇头下发的链路eab修复任务，此时滑翔机再次回到原来位置将簇头节点hi的链路中断标识δab设置为0，并继续进行环境数据收集。
g.此时，该子区域的网络已经完成一次数据链路修复，网络恢复原来的连通性。