1.本发明涉及海事搜救无线传感网通信领域，尤其是涉及一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法、装置及存储介质。
背景技术：2.在海难发生后，现有救援手段主要依靠搜救船舶、海事直升机、智能无人机、远程雷达及卫星等搜救设备进行搜寻救助。然而海难事故大都发生在恶劣海况下，以上救援手段存在不能及时准确搜索到救援目标的问题。作为海事搜救领域的新兴技术之一，海事搜救无线传感网(maritime search and rescue wireless sensor networks,msr-wsns)利用节点间的信息交互可及时获取搜救海域内的环境参数、节点位置坐标和落水人员生命体征等相关信息，并通过节点自组网以多跳传输的方式将相关搜救信息发送到sink节点(sink node)。sink节点通过海事卫星或北斗卫星将搜救信息中继传输到海上搜救指挥中心，从而改变搜救目标只能被动等待搜寻的状况，实现搜救目标的主动示位，这将较大程度上提高海上搜救指挥中心的搜救效率和落水人员救助的成功率。
3.在海事搜救过程中，msr-wsns需要及时准确的将感知的信息传输到sink节点，这就要求msr-wsns路由算法必须保证数据实时、可靠的传输。实时和可靠的路由要求数据传输路径有较高的连通性和较小的拥塞度。由于海洋环境复杂多变，固有的动态特征再加上海浪遮蔽效应，使得msr-wsns难以实现低时延高效传输。针对msr-wsns，现有的路由协议存在以下缺陷：1)计算复杂度较高，导致数据传输时延较大；2)在实时动态环境中路由维护所需的能耗较高；3)未考虑所有节点均实时移动的场景。因此，现有路由协议不适用于拓扑高度动态和通信环境恶劣的msr-wsns信息传输。海事搜救不同于陆地无线传感网应用领域，具体表现为：1)由于海洋传感网节点实时移动，导致网络拓扑具有高度的动态性；2)由于海浪遮蔽效应的影响，海洋无线信道通信质量较差，传统的路由算法不能满足海洋数据传输的可靠性和实时性要求；3)海洋节点电池通常无法充电和替换，故其能量有限。以上特性均会直接或间接的影响海事搜救无线传感网路由协议的鲁棒性和智能性，使其面临搜救效率低下的问题。故需要一种新的路由方法更好的适应复杂动态的海事搜救环境。
4.与传统的路由算法不同，机会主义路由通过动态的从多个候选接收节点中选择中继转发节点，可以显著减少由于链路失效导致的数据包重传。用于数据包转发的下一跳节点取决于候选转发节点是否收到数据包和其转发优先级排序。因此，机会主义路由能够更好地适应不稳定、动态的网络。此外，在动态环境中，机会主义路由能够在通信信道质量较差的情况下有效提升数据的传输率，故其适用于海事搜救场景。然而，机会主义路由在msr-wsns中面临两个主要挑战：1)时变拓扑下的数据包复制问题；2)不确定海况下发送节点等待时间确定问题。同时，实时更新海事搜救节点之间的路由度量将产生较高的通信成本。因此需要提出一种新的机会主义路由算法以实现海事搜救数据的低时延高效稳定传输。
技术实现要素：5.本发明的目的就是为了提供一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法、装置及存储介质，实现海事搜救数据的低时延高效稳定传输。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，包括以下步骤：
8.构建海事搜救无线传感网拓扑结构；
9.基于海事搜救无线传感网拓扑结构和接收信号强度确定链路连通性度量值，并基于更新周期实时更新链路连通性度量值，其中，所述更新周期基于节点的通信半径、最大移动速度和随机移动模型确定；
10.基于中继候选节点所在区域面积确定最优期望数据包前进距离；
11.基于能量正则化随机变量建立节点剩余能量概率分布模型；
12.基于链路连通性度量值、最优期望数据包前进距离、中继候选节点到sink节点间的距离和节点剩余能量概率分布模型确定中继候选节点的优先权，并基于优先权从高到低对中继候选节点进行排序；
13.基于优先权排序，采用基于计时器的调度算法协调各中继候选节点的启用状态，完成海事搜救数据包转发。
14.所述基于海事搜救无线传感网拓扑结构和接收信号强度确定链路连通性度量值包括以下步骤：
15.根据无线信号损失传播模型，确定节点i的接收信号强度pr(d)：
[0016][0017]
其中，d是发送信息的节点距离节点i的距离，p
t
是节点i的传输功率，d0为参考距离，d0＝1m，pl(d0)是参考距离为d0时的信号强度损失值，α是路径损失衰减指数，x
σ
是海浪遮蔽因子，且服从期望为0、方差为σ2的高斯分布；
[0018]
假设海事搜救节点的通信半径为r且其运动遵循随机移动模型，则在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r，忽略海浪遮蔽效应的影响，定义节点成功接收数据包的接收信号强度阈值为：
[0019][0020]
通过比较接收信号强度阈值与接收信号强度，确定链路连通性度量值lc，用以表示节点间的连通概率：
[0021][0022]
其中，为节点i和其邻居节点j之间的链路连通性度量值，越大，链路越可靠，代表链路不连通或即将中断。
[0023]
所述更新周期为：t＝t
min
，其中，t为更新周期，
[0024][0025]
t
min
表示两个节点以最大的速度朝相反的方向移动情况下，所述两个节点间链路维持连通的最小时间，其中，v
max
为节点的最大移动速度，r为海事搜救节点的通信半径，海事搜救节点的运动遵循随机移动模型，在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r。
[0026]
所述基于中继候选节点所在区域面积确定最优期望数据包前进距离包括以下步骤：
[0027]
在时刻t，定义节点i到sink节点的距离为y
it
，节点i的平均中继候选节点数为其中，为搜救区域节点的平均密度，是中继候选节点所在区域面积，
[0028][0029]
其中，θ为数据包前进距离控制参数，r为节点的通信半径；
[0030]
基于确定从节点i到下一跳中继候选节点的最优期望数据包前进距离h(y
it
)为：
[0031][0032]
所述节点剩余能量概率分布模型为能量正则化随机变量为其中，
[0033][0034][0035]
其中，γ
φ
是节点能量分布控制参数，ξj是中继候选节点j的剩余能量，e0是节点初始能量，是中继候选节点集。
[0036]
所述中继候选节点的优先权计算公式为：
[0037][0038]
其中，为t时刻中继候选节点j的优先权，为节点i和其邻居的中继候选节点j之间的链路连通性度量值，d
j-sink
(t)为中继候选节点j到sink节点的距离，h(y
it
)为最优期望数据包前进距离，为节点剩余能量概率分布模型。
[0039]
所述基于优先权排序，采用基于计时器的调度算法协调各中继候选节点的启用状态，完成海事搜救数据包转发具体为：
[0040]
对当前节点i，采用基于计时器的调度算法协调节点i的中继候选节点的启用状
态，第一次启用的节点为优先权排序最高的中继候选节点，若当前启用的中继候选节点在等待时间内未成功转发数据包，下一优先权排序的中继候选节点被启用并尝试转发数据包，依此类推，直到节点i的海事搜救数据成功传输到中继候选节点，其中，当某一中继候选节点处于启用状态时，其他中继候选节点保持休眠状态；
[0041]
以成功接收到海事搜救数据的中继候选节点重新作为节点i，更新节点i的中继候选节点及其优先权排序，进行下一跳数据传输，依此类推，直至源节点采集的海事搜救数据成功传输到sink节点。
[0042]
所述等待时间为：
[0043]
t
wait
＝te+(k-1)t
min
[0044]
其中，k为中继候选节点的优先权排序；
[0045]
t
min
表示两个节点以最大的速度朝相反的方向移动情况下，所述两个节点间之间链路维持联通的最小时间，
[0046][0047]
其中，v
max
为节点的最大移动速度，r为海事搜救节点的通信半径，海事搜救节点的运动遵循随机移动模型，在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r；
[0048]
te为节点i在第一个中继候选节点启用后的期望等待时间，
[0049][0050]
其中，为一个或多个中继候选节点在t时刻启用的概率，节点i的睡眠周期是均值为λ-1
的指数分布随机变量，ni为节点i的平均中继候选节点数，为节点i的平均中继候选节点数，为搜救区域节点的平均密度，是中继候选节点所在区域面积。
[0051]
一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的方法。
[0052]
一种存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上述所述的方法。
[0053]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0054]
(1)本发明通过链路连通性度量值来评估某一链路发生中断的概率，并设置更新周期实时更新链路连通性度量值，从而保证了海事搜救无线传感网路由路径的高可靠性和高鲁棒性。
[0055]
(2)本发明综合四个度量指标，即链路连通性度量值、最优期望数据包前进距离、中继候选节点到sink节点间的距离和节点剩余能量概率分布模型来计算中继候选节点的优先权并进行降序排序，接着使用基于计时器的调度算法来协调海事搜救数据包转发，有效避免了时变拓扑下的数据包复制问题，从而较大程度上提高了海事搜救数据包传输率、有效降低了端到端的时延和网络能耗。
附图说明
[0056]
图1为本发明的方法流程图；
[0057]
图2为本发明的应用场景示意图；
[0058]
图3为一种实施例的海事搜救无线传感网初始拓扑结构；
[0059]
图4为一种实施例中，随仿真时间进行本发明提出的机会主义路由算法eellr-or与现有路由算法在数据包转发率和平均端到端时延性能上的对比图，其中，(a)为数据包转发率对比图，(b)平均端到端时延对比图；
[0060]
图5为一种实施例中，随节点平均移动速度增加本发明提出的机会主义路由算法eellr-or与现有路由算法在数据包转发率和节点平均能耗性能上的对比图，其中，(a)为数据包转发率对比图，(b)节点平均能耗对比图；
[0061]
图6为可变海洋环境噪声方差σ2下本发明提出的机会主义路由算法eellr-or与现有路由算法在数据包转发率和节点平均能耗性能上的对比图，其中，(a)为数据包转发率对比图，(b)节点平均能耗对比图。
具体实施方式
[0062]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0063]
一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0064]
步骤1)构建海事搜救无线传感网拓扑结构，如图3所示。
[0065]
步骤2)基于海事搜救无线传感网拓扑结构和接收信号强度确定链路连通性度量值，并基于更新周期实时更新链路连通性度量值，其中，所述更新周期基于节点的通信半径、最大移动速度和随机移动模型确定。
[0066]
海事搜救节点随风浪流实时移动，在海况恶劣情况下节点间通信链路中断频繁发生，从而造成路由失效。因此，步骤2)提出一种高效的链路质量预测方法来评估某一链路发生中断的概率，并设置更新周期实时更新链路连通性度量值，从而保证路由路径的可靠性。
[0067]
根据无线信号损失传播模型，确定节点i的接收信号强度pr(d)：
[0068][0069]
其中，d是发送信息的节点距离节点i的距离，p
t
是节点i的传输功率，d0为参考距离，d0＝1m，pl(d0)是参考距离为d0时的信号强度损失值，α是路径损失衰减指数，x
σ
是海浪遮蔽因子，且服从期望为0、方差为σ2的高斯分布；
[0070]
假设海事搜救节点的通信半径为r且其运动遵循随机移动模型，则在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r，忽略海浪遮蔽效应的影响，定义节点成功接收数据包的接收信号强度阈值为：
[0071][0072]
接收强度阈值p
r-th
表示节点能收到邻居节点消息的最低信号强度。由上式可知，当p
t
，α，r确定后，p
r-th
是一个常数。
[0073]
通过比较接收信号强度阈值与接收信号强度，确定链路连通性度量值lc(link connectivity)，用以表示节点间的连通概率：
[0074][0075]
其中，为节点i和其邻居节点j之间的链路连通性度量值，越大，链路越可靠，代表链路不连通或即将中断。
[0076]
在高度动态的海洋环境中，网络拓扑时变，节点之间的建立的可靠连接通常只能保持一段时间，所以我们有必要周期性的更新值。考虑一种极端的情况，两个节点以最大的速度朝相反的方向移动情况下，所述两个节点间链路维持连通的最小时间为：
[0077][0078]
其中，v
max
为节点的最大移动速度，r为海事搜救节点的通信半径，海事搜救节点的运动遵循随机移动模型，在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r。
[0079]
为了保证的实时性和避免不必要的路由开销，更新周期t设置为t
min
。
[0080]
步骤3)基于中继候选节点所在区域面积确定最优期望数据包前进距离。
[0081]
在时刻t，定义节点i到sink节点的距离为y
it
，节点i的平均中继候选节点数为其中，为搜救区域节点的平均密度，是中继候选节点所在区域面积，
[0082][0083]
其中，θ为数据包前进距离控制参数，r为节点的通信半径；
[0084]
基于确定从节点i到下一跳中继候选节点的最优期望数据包前进距离h(y
it
)为：
[0085][0086]
由上式可得，理论上，在时刻t节点i到sink节点的跳数为
[0087]
步骤4)基于能量正则化随机变量建立节点剩余能量概率分布模型。
[0088]
在海事搜救无线传感网中，确定节点优先权的一个重要的指标就是节点的剩余能量。然而，实时收集节点的剩余能量数据会产生较大的通信开销。
[0089]
所述节点剩余能量概率分布模型为能量正则化随机变量为其中，
[0090][0091][0092]
其中，γ
φ
是节点能量分布控制参数，ξj是中继候选节点j的剩余能量，e0是节点初始能量，是中继候选节点集。
[0093]
步骤5)基于链路连通性度量值、最优期望数据包前进距离、中继候选节点到sink节点间的距离和节点剩余能量概率分布模型确定中继候选节点的优先权，并基于优先权从高到低对中继候选节点进行排序。
[0094]
所述中继候选节点的优先权计算公式为：
[0095][0096]
其中，为t时刻中继候选节点j的优先权，为节点i和其邻居的中继候选节点j之间的链路连通性度量值，d
j-sink
(t)为中继候选节点j到sink节点的距离，h(y
it
)为最优期望数据包前进距离，为节点剩余能量概率分布模型。
[0097]
步骤6)基于优先权排序，采用基于计时器的调度算法协调各中继候选节点的启用状态，完成海事搜救数据包转发。
[0098]
对当前节点i，采用基于计时器的调度算法协调节点i的中继候选节点的启用状态，第一次启用的节点为优先权排序最高的中继候选节点，若当前启用的中继候选节点在等待时间内未成功转发数据包，下一优先权排序的中继候选节点被启用并尝试转发数据包，依此类推，直到节点i的海事搜救数据成功传输到中继候选节点，其中，当某一中继候选节点处于启用状态时，其他中继候选节点保持休眠状态；
[0099]
以成功接收到海事搜救数据的中继候选节点重新作为节点i，更新节点i的中继候选节点及其优先权排序，进行下一跳数据传输，依此类推，直至源节点采集的海事搜救数据成功传输到sink节点。
[0100]
所述等待时间为：
[0101]
t
wait
＝te+(k-1)t
min
[0102]
其中，k为中继候选节点的优先权排序；t
min
为步骤2)所述两个节点间链路维持连通的最小时间；te为节点i在第一个中继候选节点启用后的期望等待时间，
[0103][0104]
其中，为一个或多个中继候选节点在t时刻启用的概率，节点i的睡眠周期是均值为λ-1
的指数分布随机变量，ni为节点i的平均中继候选节点数，为节点i的平均中继候选节点数，为搜救区域节点的平均密度，是中继候选节点所在区域面积。
[0105]
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说
对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0106]
下面通过matlab r2016b对本发明所述基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法进行仿真模拟分析，来进一步介绍本发明实例的实施方式及其在海事搜救领域中的优势。
[0107]
在海难发生后，100个海事搜救节点在初始时刻被随机部署在边长为2km的正方形搜救海域内。传感器节点的移动采用高斯马尔科夫模型进行建模，其最大移动速度和最小移动速度分别为20m/s和10m/s。图3为海事搜救无线传感网初始拓扑结构。一个远离网关节点的传感器节点被选择为sink节点，并假设sink节点的能量是无限的。
[0108]
本实施例采用三个路由算法作为基准算法来与本发明提出的基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法进行对比分析，并将本发明提出的机会主义路由算法定义为eellr-or，基准算法包括基于预测的机会主义路由协议por、基于蚁群优化的增强型动态源路由算法e-ant-dsr和基于层次分析法的分布式联合优化路由算法dorahp。
[0109]
仿真参数如下表所示：
[0110]
参数值e03jr100m仿真时间70s信道带宽2mbpse
elec
50nj/bitε
fs
10pj/bit/m2ε
mp
0.0013pj/bit/m4α3σ230dbθ30mλ-1
1sγ
φ2[0111]
对四种路由算法从以下三个方面进行对比：
[0112]
1)数据包转发率；
[0113]
2)平均端到端时延；
[0114]
3)海事搜救节点平均能耗。
[0115]
图4为本实施例中，随仿真时间进行本发明提出的机会主义路由算法eellr-or与现有路由算法在数据包转发率和平均端到端时延性能上的对比图。从图4(a)可以看出，eellr-or相比现有路由算法取得了最好的性能。eellr-or的优越性在于：1)在考虑所有节点实时移动的基础上，有效预测了节点间通信链路的连通性；2)定期更新链路连通性度量值，故在一定程度上可以删除度量值较小的链路，从而保证海事搜救数据传输路径的高可
靠性。同时，eellr-or算法利用机会主义路由技术形成多个通信链路，有效地提高了向sink节点成功转发海事搜救数据包的概率。从图4(b)可以看出，eellr-or算法相比现有路由算法具有最低的平均端到端时延。eellr-or算法将机会路由技术与最优期望数据包前进距离相结合，较大程度上降低了端到端时延。与por、e-ant-dsr和dorahp相比，提出的机会路由算法eellr-or的延迟性能分别提高了39.2％、41.9％和55.47％，这将在一定程度上提高海事搜救的效率。
[0116]
图5为本实施例中，随节点平均移动速度增加本发明提出的机会主义路由算法eellr-or与现有路由算法在数据包转发率和节点平均能耗性能上的对比图。由图5可以看出，随着节点移动速度的增加，所有算法的性能都有不同程度的下降。dopahp算法由于忽略了节点的移动性和较高的计算复杂度，形成的通信链路不稳定，故需要频繁地形成新的路由路径，这将极大地降低海事搜救数据包转发率。eellr-or算法，节点广播数据并尝试在每个时隙寻找最优的中继节点，这增加了海事搜救数据包被成功和及时转发的概率。从图5(b)可以看出，由于eellr-or算法具有较低的计算复杂度，因此节点平均能耗最低。
[0117]
为了证实本发明提出的机会主义路由算法eellr-or的性能，本发明利用可变的海洋环境噪声方差σ2来模拟海况条件的变化(σ2值越大，代表搜救海域海况条件越恶劣)。从图6可以看出，随着σ2值增大，所有算法的数据包转发率和节点平均能耗性能均逐渐恶化。由于eellr-or算法全面考虑了通信链路质量、最优期望数据包前进距离和节点剩余能量，故相比现有算法，其性能最佳。当σ2为50db时，eellr-or算法的数据包转发率为72％，这基本满足海事搜救的要求。
[0118]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理、或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。
技术特征：1.一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，包括以下步骤：构建海事搜救无线传感网拓扑结构；基于海事搜救无线传感网拓扑结构和接收信号强度确定链路连通性度量值，并基于更新周期实时更新链路连通性度量值，其中，所述更新周期基于节点的通信半径、最大移动速度和随机移动模型确定；基于中继候选节点所在区域面积确定最优期望数据包前进距离；基于能量正则化随机变量建立节点剩余能量概率分布模型；基于链路连通性度量值、最优期望数据包前进距离、中继候选节点到sink节点间的距离和节点剩余能量概率分布模型确定中继候选节点的优先权，并基于优先权从高到低对中继候选节点进行排序；基于优先权排序，采用基于计时器的调度算法协调各中继候选节点的启用状态，完成海事搜救数据包转发。2.根据权利要求1所述的一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，所述基于海事搜救无线传感网拓扑结构和接收信号强度确定链路连通性度量值包括以下步骤：根据无线信号损失传播模型，确定节点i的接收信号强度p
r
(d)：其中，d是发送信息的节点距离节点i的距离，p
t
是节点i的传输功率，d0为参考距离，d0＝1m，pl(d0)是参考距离为d0时的信号强度损失值，α是路径损失衰减指数，x
σ
是海浪遮蔽因子，且服从期望为0、方差为σ2的高斯分布；假设海事搜救节点的通信半径为r且其运动遵循随机移动模型，则在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r，忽略海浪遮蔽效应的影响，定义节点成功接收数据包的接收信号强度阈值为：通过比较接收信号强度阈值与接收信号强度，确定链路连通性度量值lc，用以表示节点间的连通概率：其中，为节点i和其邻居节点j之间的链路连通性度量值，越大，链路越可靠，代表链路不连通或即将中断。3.根据权利要求1所述的一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，所述更新周期为：t＝t
min
，其中，t为更新周期，
t
min
表示两个节点以最大的速度朝相反的方向移动情况下，所述两个节点间链路维持连通的最小时间，其中，v
max
为节点的最大移动速度，r为海事搜救节点的通信半径，海事搜救节点的运动遵循随机移动模型，在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r。4.根据权利要求1所述的一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，所述基于中继候选节点所在区域面积确定最优期望数据包前进距离包括以下步骤：在时刻t，定义节点i到sink节点的距离为y
it
，节点i的平均中继候选节点数为其中，为搜救区域节点的平均密度，是中继候选节点所在区域面积，其中，θ为数据包前进距离控制参数，r为节点的通信半径；基于确定从节点i到下一跳中继候选节点的最优期望数据包前进距离h(y
it
)为：5.根据权利要求1所述的一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，所述节点剩余能量概率分布模型为能量正则化随机变量为其中，其中，其中，γ
φ
是节点能量分布控制参数，ξ
j
是中继候选节点j的剩余能量，e0是节点初始能量，是中继候选节点集。6.根据权利要求1所述的一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，所述中继候选节点的优先权计算公式为：其中，为t时刻中继候选节点j的优先权，为节点i和其邻居的中继候选节点j之间的链路连通性度量值，d
j-sink
(t)为中继候选节点j到sink节点的距离，h(y
it
)为最优期望数据包前进距离，为节点剩余能量概率分布模型。
7.根据权利要求1所述的一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，所述基于优先权排序，采用基于计时器的调度算法协调各中继候选节点的启用状态，完成海事搜救数据包转发具体为：对当前节点i，采用基于计时器的调度算法协调节点i的中继候选节点的启用状态，第一次启用的节点为优先权排序最高的中继候选节点，若当前启用的中继候选节点在等待时间内未成功转发数据包，下一优先权排序的中继候选节点被启用并尝试转发数据包，依此类推，直到节点i的海事搜救数据成功传输到中继候选节点，其中，当某一中继候选节点处于启用状态时，其他中继候选节点保持休眠状态；以成功接收到海事搜救数据的中继候选节点重新作为节点i，更新节点i的中继候选节点及其优先权排序，进行下一跳数据传输，依此类推，直至源节点采集的海事搜救数据成功传输到sink节点。8.根据权利要求7所述的一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法，其特征在于，所述等待时间为：t
wait
＝t
e
+(k-1)t
min
其中，k为中继候选节点的优先权排序；t
min
表示两个节点以最大的速度朝相反的方向移动情况下，所述两个节点间之间链路维持联通的最小时间，其中，v
max
为节点的最大移动速度，r为海事搜救节点的通信半径，海事搜救节点的运动遵循随机移动模型，在半径为r的圆形区域内两个随机移动节点的平均距离为0.9054r；t
e
为节点i在第一个中继候选节点启用后的期望等待时间，其中，为一个或多个中继候选节点在t时刻启用的概率，节点i的睡眠周期是均值为λ-1
的指数分布随机变量，n
i
为节点i的平均中继候选节点数，为节点i的平均中继候选节点数，为搜救区域节点的平均密度，是中继候选节点所在区域面积。9.一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。10.一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。
技术总结本发明涉及一种基于机会主义路由算法的海事搜救无线传感网通信方法、装置及存储介质，其中方法包括以下步骤：构建海事搜救无线传感网拓扑结构；确定链路连通性度量值，并基于更新周期实时更新链路连通性度量值；基于中继候选节点所在区域面积确定最优期望数据包前进距离；建立节点剩余能量概率分布模型；基于链路连通性度量值、最优期望数据包前进距离、中继候选节点到Sink节点间的距离和节点剩余能量概率分布模型确定中继候选节点的优先权，并基于优先权从高到低对中继候选节点进行排序；基于优先权排序，采用基于计时器的调度算法协调各中继候选节点的启用状态，完成海事搜救数据包转发。与现有技术相比，本发明具有传输率高、时延低等优点。时延低等优点。时延低等优点。
技术研发人员：鲜江峰 马俊领 吴华锋 杨勇生 梅骁峻 陈信强 张媛媛
受保护的技术使用者：上海海事大学
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
