[发明专利]一种电力施工现场的无线自组织网络邻节点发现方法

权利要求书

1.一种电力施工现场的无线自组织网络邻节点发现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据电力施工现场无线自组织网络各节点的部署位置，分别构建静态边缘节点集合、静态非边缘节点集合、动态节点集合；

步骤2：根据步骤1中所述的静态边缘节点集合与静态非边缘节点集合，进一步构建静态节点集合；对于所构建的静态节点集合中任意两个节点，若相对距离小于邻节点最大通信距离，则将两个节点互相作为对方节点对应波束方向上的邻节点，并将自身的节点ID号加入对方节点对应波束方向的邻节点表中；

步骤3：对静态边缘节点、静态非边缘节点、动态节点各波束方向的邻节点表以及扫描系数进行初始化；此外，依次构建检测周期次数、调整系数、最大扫描次数、邻节点个数目标值、一次邻节点发现操作的时隙长度；

步骤4：通过静态边缘节点集合、静态非边缘节点集合、动态节点集合构建全节点集合，全节点集合中的全部节点依次计算各自每一波束方向的扫描概率；

步骤5：全部节点根据各自每一波束方向的扫描概率，随机选择一个波束方向执行邻节点发现操作；

步骤6：对于步骤5中选中的波束方向，随机产生其执行邻节点发现操作的发现次数，并对该波束方向执行相应次数的邻节点发现；随后，对当前节点的累计扫描次数加1；

步骤7：判断步骤6中执行邻节点发现的节点的累计扫描次数是否达到检测周期次数的整数倍；如果是，则执行步骤8所述的检测操作；否则，跳至步骤5；

步骤8：全部节点对各自每一波束方向上的邻节点表进行检测，将已发现邻节点数量达到邻节点个数目标值的波束方向的扫描系数置为0；

步骤9：对于网络中的动态节点，依次检测各波束方向的邻节点表中是否有静态边缘节点，如果有，则进一步检测与发现静态边缘节点波束方向相邻的左侧90°范围内、以及右侧90°范围内的波束方向是否邻节点表为空，如果是，则上述左侧90°范围内、以及右侧90°范围内的波束方向为潜在边缘波束方向，将其扫描系数降低为原值的λ倍；与此同时，与上述潜在边缘波束方向呈180°对称的波束方向为潜在内侧方向，将其扫描系数增加为原值的(2-λ)倍；

步骤10：重复执行步骤4至步骤9，直至每一波束方向的扫描系数均已被置为0，或节点累计扫描次数是否已大于等于最大扫描次数；

步骤1所述构建静态边缘节点集合为：

对于部署在电力施工现场区域边缘位置处且位置固定的网络节点，将其定义为静态边缘节点，所有静态边缘节点构成静态边缘节点集合，具体定义为：

dataA＝{Node_SE₁,Node_SE₂,...,Node_SE_NSE}

其中，dataA表示静态边缘节点集合，Node_SE_i表示静态边缘节点集合中第i个节点，N_SE为静态边缘节点集合中静态边缘节点的个数；

步骤1所述构建静态非边缘节点集合为：

对于部署在电力施工现场区域非边缘位置处且位置固定的网络节点，将其定义为静态非边缘节点，所有静态非边缘节点构成静态非边缘节点集合，具体定义为：

dataB＝{Node_SN₁,Node_SN₂,...,Node_SN_NSN}

其中，dataB表示静态非边缘节点集合，Node_SN_i表示静态非边缘节点集合中第i个节点，N_SN为静态非边缘节点集合中静态非边缘节点的个数；

步骤1所述构建动态节点集合为：

对于部署在电力施工现场区域内所有位置可移动的网络节点，将其定义为动态节点，所有动态节点构成动态节点集合，具体定义为：

dataC＝{Node_D₁,Node_D₂,...,Node_D_ND}

其中，dataC表示动态节点集合，Node_D_i表示动态节点集合中第i个节点，N_D为动态节点集合中动态节点的个数；

步骤2所述构建静态节点集合为：

将步骤1中所述的静态边缘节点集合与静态非边缘节点集合的并集，定义为静态节点集合，具体定义为：

其中，dataS表示静态节点集合，dataA表示步骤1中所定义的静态边缘节点集合，dataB表示步骤1中所定义的静态非边缘节点集合，Node_S_i表示静态节点集合中第i个节点，N_S＝N_SE+N_SN为静态节点集合中静态节点的个数；

步骤2所述静态节点集合中任意两个节点的相对距离小于邻节点最大通信距离，具体是指：静态节点集合中的各节点完成固定位置的部署后，对任意两个节点Node_S_i、Node_S_j∈dataS，i,j∈{1,2,...,N_s}且i≠j的相对距离L_S_i,j进行初始化；随后，对于静态节点集合中的任意两个节点Node_S_i、Node_S_j∈dataS，i,j∈{1,2,...,N_s}且i≠j，若满足关系L_S_i,j≤L_max，则表明节点Node_S_i与节点Node_S_j的相对距离小于邻节点最大通信距离；

其中，L_S_i,j表示节点Node_S_i与节点Node_S_j之间的相对距离，L_max表示预设的邻节点最大通信距离；

步骤2所述互相作为对方节点对应波束方向上的邻节点，并将自身的节点ID号加入对方节点对应波束方向的邻节点表中，具体是指：

若节点Node_S_i位于节点Node_S_j的D_S_{j_m}波束方向，m∈{1,2,...,M}，节点Node_S_j位于节点Node_S_i的D_S_{i_n}波束方向，n∈{1,2,...,M}，则将节点Node_S_i的ID号加入到节点Node_S_j的D_S_{j_m}波束方向的邻节点表NT_S_j__m中，同时将节点Node_S_j的ID号加入到节点Node_S_i的D_S_{i_n}波束方向的邻节点表NT_S_{i_n}中；

其中，M＝360°/θ表示节点的波束方向总个数，θ表示节点定向天线的波束角；

步骤3所述对静态边缘节点、静态非边缘节点、动态节点各波束方向的邻节点表进行初始化，具体是指：对于静态边缘节点Node_SE_i，i＝1,2,…,N_SE，以及静态非边缘节点Node_SN_j，j＝1,2,…,N_SN，按照步骤2所述方法对节点各波束方向的邻节点表NT_SE_{i_s}、NT_SN_{j_s}，s＝1,2,…,M进行初始化；

对于动态节点Node_D_k，k＝1,2,…,N_D，各波束方向的邻节点表NT_D_{k_s}，s＝1,2,…M均初始化为空；

步骤3所述对静态边缘节点、静态非边缘节点、动态节点各波束方向的扫描系数进行初始化，具体是指：

对于静态边缘节点Node_SE_i，i＝1,2,…,N_SE，其边缘波束方向(指朝向电力施工现场区域外侧的波束方向)所对应的扫描系数ξ_SE_{i_e}初始化为0，i＝1,2,…,N_SE，e＝e₁,e₂,…,e_{z_i}，e₁、e₂、…、e_{z_i}∈{1,2,...,M}；其非边缘波束方向(指除边缘波束方向之外的剩余波束方向)所对应的扫描系数ξ_SE_{i_ne}初始化为1，i＝1,2,…,N_SE，ne＝ne₁,ne₂,…,ne_{(M-z_i)}，ne₁、ne₂、…、ne_{(M-z_i)}∈{1,2,...,M}；

其中，M表示节点的波束方向总个数，z_i表示第i个静态边缘节点Node_SE_i的边缘波束方向个数；

对于静态非边缘节点Node_SN_j，j＝1,2,…,N_SN，所有波束方向的扫描系数ξ_SN_{j_q}，j＝1,2,…,N_SN，q＝1,2,…,M均初始化为1；

对于动态节点Node_D_k，k＝1,2,…,N_D，所有波束方向的扫描系数ξ_D_{k_s}，k＝1,2,…,N_D，s＝1,2,…,M均初始化为1；

步骤3所述的检测周期次数为：N₀；

步骤3所述的调整系数为：λ∈(0,1)；

步骤3所述的最大扫描次数为：N_max；

步骤3所述的邻节点个数目标值为：T_nei；

步骤3所述的一次邻节点发现操作的时隙长度为：SLOT；

步骤4所述全节点集合定义为步骤1中所述的静态边缘节点集合、静态非边缘节点集合、动态节点集合的并集，具体定义为：

其中，dataALL表示全节点集合，dataA表示步骤1中所定义的静态边缘节点集合，dataB表示步骤1中所定义的静态非边缘节点集合，dataC表示步骤1中所定义的动态节点集合，Node_r表示全节点集合中的第r个节点，N_ALL＝N_SE+N_SN+N_D为全节点集合中的节点个数；

步骤4所述扫描概率的计算公式为：

其中，p_{r_s}为节点Node_r的第s个波束方向D_{r_s}的扫描概率；ξ_{r_s}为节点Node_r的第s个波束方向D_{r_s}的扫描系数；M为节点波束方向的总个数；

步骤9所述的动态节点为：Node_D_i，i＝1,2,…,N_D；

步骤9所述的各波束方向的邻节点表为：NT_D_{i_s}，i＝1,2,…,N_D，s＝1,2,…,M；其中，NT_D_{i_s}表示动态节点Node_D_i第s个波束方向D_D_{i_s}的邻节点表；

步骤9所述的静态边缘节点为：Node_S_j，j＝1,2,…,N_S；

步骤9所述进一步检测与发现静态边缘节点波束方向相邻的左侧90°范围内、以及右侧90°范围内的波束方向是否邻节点表为空，具体为：若动态节点Node_D_i的波束方向D_D_{i_s}的邻节点表NT_D_{i_s}中存在静态边缘节点，则进一步检测与该波束方向D_D_{i_s}左相邻90°范围内的波束方向是否邻节点表全为空，并检测与该波束方向D_D_{i_s}右相邻90°范围内的波束方向是否邻节点表全为空；

步骤9所述的左侧90°范围内、以及右侧90°范围内的波束方向为潜在边缘波束方向，将其扫描系数降低为原值的λ倍，具体为：若与波束方向D_D_{i_s}左相邻90°范围内的波束方向的邻节点表全为空，则将波束方向的扫描系数降低为原值的λ倍；若与波束方向D_D_{i_s}右相邻90°范围内的波束方向的邻节点表全为空，则将波束方的扫描系数也降低为原值的λ倍；

步骤9所述的与上述潜在边缘波束方向呈180°对称的波束方向为潜在内侧方向，将其扫描系数增加为原值的(2-λ)倍，具体为：若波束方向的邻节点表全为空，则将与波束方向/θ呈180°对称的波束方向的扫描系数增加为原值的(2-λ)倍；若波束方向的邻节点表全为空，则将与波束方向呈180°对称的波束方向的扫描系数增加为原值的(2-λ)倍；

步骤9所述λ∈(0,1)为调整系数。