一种群移动通信系统中的节点定位及拓扑更新方法

摘要

本发明公开了一种群移动通信系统中的节点定位及拓扑更新方法，包括群内可信节点注册步骤、相邻视距节点方位计算步骤、最大能量优先拓扑建立步骤；其中群内可信节点注册步骤用于保证群内无线通信的可信度，未经注册的节点机被认为是非法节点，将会发出群内警告消息；相邻视距节点方位计算步骤通过相位差及覆盖半径计算出节点间距离数据及方位信息；最大能量优先拓扑建立步骤使用最大能量优先法建立和维护拓扑路径，并通过路由协商，最终所有节点获得全部群移动通信系统的最佳估计位置信息。本发明在解决班组军事搜索运动，团队进退运动管理，坑道运动群组中的节点拓扑建链、位置更新以及协同通信起着重要的作用。

主权项

一种群移动通信系统中的节点定位及拓扑更新方法，其特征在于，包括：群内可信节点注册步骤、相邻视距节点方位计算步骤、最大能量优先拓扑建立步骤；具体如下：A 、群内可信节点注册步骤，具体如下：步骤A1、将群移动通信系统中的所有节点机装置集中在无线信号覆盖范围内，然后对节点机装置的功能进行初始化设定；所有节点机装置均具有两个射频收发模块；步骤A2、在所有节点机装置中设定一个节点机作为主节点机、其他的节点机作为群成员；步骤A3、由群成员节点机向主节点机发送密钥请求，主节点机接收请求并随机选取密钥方案，然后组播发送给各群成员节点机，各群成员节点机进行接收确认；B、相邻视距节点方位计算步骤，具体如下：B1、当A节点机与相邻B节点机之间视距无遮挡时，测距及定位的步骤如下：步骤B1.1、由A节点机的两个射频模块分别同时向相邻B节点机发出测距请求信号，即A节点机的第一射频模块分别向相邻B节点机的两个射频模块发出测距请求信号，同时A节点机的第二射频模块分别向相邻B节点机的两个射频模块发出测距请求信号；步骤B1.2、相邻B节点机的两个射频模块分别同时向A节点机的两个射频模块返回信号及其辐射半径信息，即B节点机的第一射频模块分别向A节点机的两个射频模块返回信号及其辐射半径信息，B节点机的第二射频模块分别向A节点机的两个射频模块返回信号及其辐射半径信息；步骤B1.3、通过对A节点机的两个射频模块接收到B节点机的第一射频模块的返回信号的时延差以及辐射半径信息计算出A节点机与相邻B节点机之间的距离L1，以及B节点机的该射频模块相对于A节点机的方位角；步骤B1.4、通过对A节点机的两个射频模块接收到B节点机的第二射频模块的返回信号的时延差以及辐射半径信息计算出A节点机与相邻B节点机之间的距离L2，以及B节点机的该射频模块相对于A节点机的方位角；步骤B1.5、如果L1与L2之间的误差小于10%时，则认定A节点机与B节点机之间视距无遮挡；则以L1和作为A节点机和B节点机之间的距离的方位信息；否则，当L1与L2之间的误差大于等于10%时，转至B2步骤；B2、当A节点机与相邻B节点机之间视距出现小型障碍物遮挡时，采取模糊位置估算法进行定位和测距，步骤如下：步骤B2.1、A节点机通过步骤B1方法计算出（L1，）和（L2，）；步骤B2.2、B节点机通过步骤B1方法计算出（L1’，1’）和（L2’，2’）；步骤B2.3、B节点机向A节点机传递距离消息（L1’，1’）和（L2’，2’）；步骤B2.4、A节点机利用步骤B2.1及步骤B2.3所述的四组数据信息构建最小四边形区域，并估算出最小四边形的对角线长度作为A节点机与B节点机之间的距离；同时取作为B节点机相对于A节点机的方位角；B3、当A节点机与相邻B节点机之间视距出现大型障碍物遮挡场景下节点的定位和测距方法：B3.1 方法1：大型障碍物遮挡时默认节点丢失，在5秒之内暂时维持原先数据，直到该节点运动轨迹超越大型障碍物重新接入群组通信；B3.2 方法2：对于超出5秒且也无获得最新接入的信息，将采取间接计算并由消息转发获得，由建立的拓扑链路传递最近节点所获得的方位和距离信息，进行模糊位置估算法，从而更新群组位置信息；C、最大能量优先拓扑建立步骤，具体如下：步骤C1、群移动通信系统中任意一个节点机采用步骤B对相邻的邻居节点机的定位测距过程后，选择一个能量最大的节点机与其建立联接关系，并且该能量最大节点机尚未与其他节点机建立直链关系；如果所选择的能量最大的节点机应答已经接受其他节点机的请求，则向能量次之的节点机发出建立链接请求；步骤C2、如果某个节点机发出的建立链接请求被所有邻居节点机拒绝，则该节点机随机在能量最大的前3个节点机中完成增加链接请求；步骤C3、直联的节点机添加其他直联路由信息到自身的路由表中，添加时只添加最靠近其他直联链路中能量最大节点机的信息并将该能量最大节点机作为路由转发点，由此保证不会出现路由环路；步骤C4、每个节点机存储并转发路由信息，在群组内所有节点机形成一条开环的路由树，在群组内以该路由树的拓扑链路进行数据转发。