CN101964808A - 物联网中的节点搜索和定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网中的节点搜索和定位系统，属于通信领域。系统包括：多个第一节点，所述第一节点用于接收到来自其他第一节点的携带被搜索节点已知编码的请求消息时，判断自身编码是否与所述已知编码相同，如果是，则当前第一节点为被搜索节点，将包含所述当前第一节点的位置信息的搜索应答消息返回给所述请求消息中发起搜索的第一节点；如果否，将当前第一节点的位置信息写入所述请求消息，并向所述当前第一节点的相邻节点广播写入后的当前请求消息；第一级服务器，用于当所述第一节点与所述第一级服务器相连时，接收来自所述第一节点上传的携带被搜索节点已知编码的请求消息。

Description

物联网中的节点搜索和定位系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种物联网中的节点搜索和定位系统。

背景技术

物联网是基于标准和可互操作的通信协议、且具有自配置能力的、动态的全球网络基础架构。物联网中的“物”具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口实现与信息网络的无缝整合。物联网是全球范围内的，由具有唯一编址的节点构成的无线网络，将物联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，构架一种虚拟网络和现实世界实时交互的新型系统。实现物与物，物与人，人与人之间的实时通信。

现有的物联网中节点位置自感知技术的不足，节点组网的系统结构不一致，节点信息的组织和存储结构以及查询更新方法各异，导致物联网中节点实时搜索与定位的准确性和时效性低的困难。

发明内容

本发明实施例提供了一种物联网中的节点搜索和定位系统。所述技术方案如下：

一种物联网中的节点搜索和定位系统，包括：

多个第一节点，所述第一节点用于接收到来自其他第一节点的携带被搜索节点已知编码的请求消息时，判断自身编码是否与所述已知编码相同，如果是，则当前第一节点为被搜索节点，将包含所述当前第一节点的位置信息的搜索应答消息返回给所述请求消息中发起搜索的第一节点；如果否，将当前第一节点的位置信息写入所述请求消息，并向所述当前第一节点的相邻节点广播写入后的请求消息；

第一级服务器，用于当所述第一节点与所述第一级服务器相连时，接收来自所述第一节点上传的携带被搜索节点已知编码的请求消息。

所述系统还包括第二级服务器，所述第二级服务器与所述第一级服务器相连，所述第二级服务器上注册有多个所述第一级服务器，当第一节点加入所述第一级服务器的网络时，所述第一节点向所述第一级服务器注册，所述第一级服务器保存所述第一节点的信息。

所述系统还包括：

第二节点，用于存储自身的编码以及属性信息，

相应地，当所述第一节点读取所述第二节点的编码以及属性信息后，所述第一节点将所述编码以及属性信息上传到与所述第一节点相连的第一级服务器。

所述系统还包括：电子地标节点，所述电子地标节点存储其所在位置的位置信息，并周期性的广播所述位置信息。

所述第一节点包括：

请求消息生成模块，用于根据被搜索与定位的目的节点，生成携带所述目的节点已知编码的请求消息；

消息转发上传模块，用于将当前请求消息上传到与所述第一节点相连的第一级服务器；

第一判断模块，用于判断当前接收的请求消息是否超时；

丢弃模块，用于如果当前接收的请求消息超时，丢弃所述请求消息；

第二判断模块，用于判断自身编码是否与所述已知编码相同。

所述第一节点包括：

第三判断模块，用于当所述第二判断模块判断自身编码与所述已知编码相同，则所述第一节点为目的节点，判断所述目的节点是否曾经接收过所述请求消息；

记录模块，用于当所述第三判断模块判断所述目的节点未接收过所述请求消息时，记录接收到所述请求消息的时间；

第四判断模块，用于当所述第三判断模块判断所述目的节点曾经接收过所述请求消息时，判断当前接收时间距离第一次接收到请求消息是否小于预设时长；

保存模块，用于当前接收时间距离第一次接收到请求消息小于预设时长，保存所述请求消息；

返回模块，用于当前接收时间距离第一次接收到请求消息不小于预设时长，将包含所述当前第一节点的位置信息的搜索应答消息返回给所述请求消息中的所述发起搜索的第一节点。

所述第一节点还包括：

第五判断模块，用于当所述第二判断模块判断自身编码与所述已知编码不同，则判断所述第一节点是否曾经接收过所述请求消息；

所述丢弃模块，还用于当所述第一节点曾经接收过所述请求消息时，丢弃所述请求消息；

写入模块，用于当所述第一节点未接收过所述请求消息时，所述第一节点将自身的位置信息或网络地址写入所述请求消息的锚点序列中；

广播模块，用于将所述写入模块得到的写入后的请求消息广播给所述的第一的相邻节点。

所述第一节点包括：

搜索应答消息接收模块，用于接收来自多个路径的搜索应答消息；

评价模块，用于根据预设标准和该多个搜索应答消息中的锚点序列比较所述多个路径，并选择符合所述预设标准的路径以定位被搜索节点。

所述第一节点还包括：

位置信息接收模块，用于接收来自所述电子地标节点的位置信息；

位置信息确定模块，用于根据接收到的位置信息，确定所述第一节点的新的位置信息；

位置信息更新模块，用于根据预设标准将所述第一节点原有的位置信息更新或不更新为所述新的位置信息。

所述第一级服务器包括：

接收模块，用于接收所述当前请求消息；

本地数据库查询模块，用于在本地数据库中查询与所述被搜索节点已知编码相关的记录；

第一级服务器集群查询模块，用于当所述第一级服务器的本地数据库中没有与所述被搜索节点已知编码相关的记录时，在所述第一级服务器与其他第一级服务器组成的服务器集群中查询所述被搜索节点已知编码相关的记录；

相应地，所述第一节点还包括：

第一获取模块，用于如果所述第一级服务器的本地数据库查询模块查询到有与所述被搜索节点已知编码相关的记录，则获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将写入后的当前请求消息发送至所述网关的发送模块；

所述第一获取模块，还用于如果所述第一级服务器集群查询模块查询到有与所述被搜索节点已知编码相关的记录，则获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将所述写入后的请求消息发送至所述网关的发送模块。

所述第一级服务器包括：

请求模块，用于当所述第一级服务器与其他第一级服务器组成的服务器集群中没有所述被搜索节点已知编码相关的记录，向所述第二级服务器集群发送查询被搜索节点信息所在第一级服务器网络地址的请求。

所述第二级服务器包括：

接收模块，用于接收所述请求模块发送的查询被搜索节点信息所在第一级服务器网络地址的请求；

第二级服务器集群查询模块，用于在所述第二级服务器与其他第二级服务器组成的服务器集群中查询所述被搜索节点已知编码相关的记录；

获取模块，用于获取节点所在的第一级服务器的网络地址；

相应地，所述第一节点还包括：

第二获取模块，用于获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将所述写入后的请求消息发送至所述网关的发送模块。

所述系统还包括：

所述网关，用于接收到所述当前请求消息后，向所述网关的相邻节点广播所述写入后的请求消息。

所述网关包括：

判断模块，用于判断该网关向该网关的相邻节点广播所述写入后的请求消息后预设时长内是否接收到由目的节点发送的搜索应答消息，如果是，触发用于向所述发起搜索的第一节点发送所述搜索应答消息的第一发送模块；如果否，触发用于生成携带该网关自身位置信息的搜索应答消息的生成模块，并触发用于将所述携带该网关自身位置信息的搜索应答消息发送给该所述发起搜索的第一节点的第二发送模块；

第一发送模块，用于向所述发起搜索的第一节点发送所述搜索应答消息；

生成模块，用于生成携带该网关自身位置信息的搜索应答消息；

第二发送模块，用于将所述携带该网关自身位置信息的搜索应答消息发送给该所述发起搜索的第一节点。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过改变搜索和定位系统的结构，通过节点对接收到的搜索和定位请求进行处理，并根据将该请求消息扩散到物联网的其他节点或上一级服务器，达到在本地和远程对已知编码节点的搜索和定位，使用户可以获得来自不同路径的搜索应答消息，提高了已知编码的节点定位的高效性和准确性，进而提高已知编码的节点定位的系统的稳定行和灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种物联网中的节点搜索和定位系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的节点搜索和定位系统中第一节点的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的节点搜索和定位系统中第一节点的又一结构示意图；

图4是本发明实施例提供的节点搜索和定位系统中第二节点的结构示意图；第一级服务器的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的节点搜索和定位系统中第一级服务器的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的节点搜索和定位系统中第二级服务器的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的节点搜索和定位系统中网关的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的节点搜索和定位系统中网关的又一结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种基于物联网中的节点搜索和定位系统的方法的流程图；

图10是本发明实施例提供的一种基于物联网中的节点搜索和定位系统的方法的流程图；

图11是本发明实施例提供的一种全局节点搜索和定位方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种物联网中的节点搜索和定位系统，参见图1，该系统包括多个电子地标节点A，多个第一节点B1，多个第二节点B2，多个第一级服务器C组成的第一级服务器集群，和多个第二级服务器D组成的第二级服务器集群，自下而上分为地标层、终端层和数据服务层三个层次。

1、该系统包括多个电子地标节点A，布置在全局范围内的电子地标节点A构成地标层，电子地标节点A存储其所在位置的位置信息，并可以周期性的向其附近的电子地标或智能终端广播自身的位置信息。在本发明实施例中，智能终端可以为第一节点B1。

电子地标节点A根据其运动状态的不同分为：静态电子地标节点和动态电子地标节点。

其中，静态电子地标节点是根据地标节点的全局部署策略布置在全局范围内的固定位置，需要说明的是，静态电子地标节点的部署策略根据实际环境和应用需求制定。静态电子地标节点根据其所处的固定位置确定自身的地理位置信息(例如，经纬度)，静态电子地标节点的位置信息在其生命周期内恒定不变，其位置信息的精度很高。

其中，动态电子地标按照某种运动方式(例如，随机运动、静止、沿预定路径运动等)移动，动态电子地标自身的位置信息是通过与其附近的其他电子地标节点通信获取，相对于静态电子地标节点，动态电子地标节点自身的位置信息精度较低，但是动态电子地标节点更为灵活，当静态电子地标节点出现故障失效时，动态电子地标节点帮助地标系统快速恢复，保障地标系统的可靠性和稳定性。物联网中的节点通过电子地标系统可以准确方便的获取自身的位置信息。

2、该系统包括多个第一节点B1和第二节点B2，多个第一节点B1和第二节点B2构成终端层。

(1)该第一节点B1可以主动的接收和发送消息，并具有消息存储和处理能力，第一节点存储自身的编码、属性信息以及通过地标系统获取的自身的位置信息。

该第一节点B1用于接收到来自其他第一节点B1的携带被搜索节点已知编码的请求消息时，判断自身编码是否与该已知编码相同，如果是，则当前第一节点B1为被搜索节点，将包含该当前第一节点B1的位置信息的搜索应答消息返回给该请求消息中发起搜索的第一节点B1；如果否，将当前第一节点B1的位置信息写入该请求消息，并向该当前第一节点B1的相邻节点广播写入后的请求消息；

需要说明的是，该相邻节点可以为多个节点，在消息发送节点通信范围内的所有节点都是与该节点相邻的节点。

进一步地，第一节点B1还用于接收到来自其他第一节点的携带被搜索节点已知编码的请求消息时，判断自身编码是否与该已知编码相同，如果是，则当前第一节点为被搜索节点，将包含该当前第一节点的位置信息的搜索应答消息返回给该请求消息中发起搜索的第一节点；如果否，将当前第一节点的位置信息写入该请求消息，并向该当前第一节点的相邻节点广播写入后的当前请求消息；

具体地，参见图2，该第一节点B1包括：

消息转发上传模块B101，用于将当前接收到的请求消息上传到与所述第一节点相连的第一级服务器；

第一判断模块B102，用于判断当前接收的请求消息是否超时；

丢弃模块B103，用于如果当前接收的请求消息超时，丢弃该请求消息；

第二判断模块B104，用于判断自身编码是否与该已知编码相同。

该第一节点B1还包括：

第三判断模块B105，用于当该第二判断模块判断自身编码与该已知编码相同时，则该第一节点为目的节点，判断该目的节点是否曾经接收过请求消息；

第四判断模块B106，用于当该第三判断模块判断该目的节点曾经接收过该请求消息时，判断当前接收时间距离第一次接收到请求消息是否小于预设时长；

记录模块B107，用于当该第三判断模块判断该目的节点未接收过请求消息时，记录接收到该请求消息的时间。

保存模块B108，用于当前接收时间距离第一次接收到请求消息小于预设时长时，保存该请求消息；

返回模块B109，用于当前接收时间距离第一次接收到请求消息不小于预设时长时，将包含该当前第一节点的位置信息的搜索应答消息返回给该请求消息中发起搜索的第一节点。

具体地，该返回模块B109可用于生成包含该当前第一节点的位置信息的搜索应答消息，该搜索应答消息中包含请求消息中锚点序列的反转锚点序列，并将该生成的搜索应答消息返回给请求消息中发起搜索的第一节点。

该第一节点B1还包括：

第五判断模块B110，用于当该第二判断模块判断自身编码与该已知编码不同时，则判断该第一节点是否曾经接收过该请求消息；

本领域技术人员可以获知，当相邻节点第一次接收该请求消息时，需要对该消息进行缓存，以在后续过程中判断是否曾经接收到过该消息，从而进行相应的处理。当然，如果节点不对接收到的消息进行缓存，则可以根据消息中的锚点序列判断是否丢弃该消息，如果相邻节点的位置信息与锚点序列中的某锚点重合，则该节点认为曾经接收过该消息。

具体地，当前第一节点的所述第五判断模块B110判断是否接收过该请求消息时，方法一，可通过请求消息中的被搜索节点已知编码ID、消息源节点即发起搜索的第一节点、消息产生时间戳等信息进行判断。如果缓存的消息中的被搜索节点已知编码ID、消息源节点、消息产生时间戳等信息与接收到的消息中的同类型信息相同，则曾经接收到过该消息。

方法二，根据消息中锚点序列判断是否丢弃该消息，如果相邻节点的位置信息与锚点序列中的某锚点重合，则该节点认为曾经接收过该消息。本领域技术人员可以获知，该判断是否接收过该请求消息可以有多种，在此不再赘述。

需要说明的是，如果当前节点接收过该请求消息时，说明该消息已经途径了该节点，为了使得消息的路径最简化，避免消息在网络中的冗余扩散，当前节点丢弃该消息。

该丢弃模块B103，还用于当该第一节点曾经接收过该请求消息时，丢弃该请求消息；

写入模块B111，用于当该第一节点未接收过该请求消息时，该第一节点将自身的位置信息或网络地址写入请求消息的锚点序列中；

广播模块B112，用于将所述写入模块得到的写入后的请求消息广播给所述第一节点的相邻节点。

参见图3，该第一节点B1还包括：

搜索应答消息接收模块B113，用于接收来自多个路径的搜索应答消息；

评价模块B114，用于根据预设标准和该多个搜索应答消息中的锚点序列比较该多个路径，并选择符合该预设标准的路径以定位被搜索节点。

当请求消息上传到第一级服务器后，相应地，所述第一节点还包括：

第一获取模块B115，用于如果所述第一级服务器的本地数据库查询模块查询到有与所述被搜索节点已知编码相关的记录，则获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将所述当前请求消息发送至所述网关的发送模块；

上述第一获取模块B115，还用于如果所述第一级服务器集群查询模块查询到有与所述被搜索节点已知编码相关的记录，则获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将所述当前请求消息发送至所述网关的发送模块。

当第一级服务器在本地和相应集群中未查询到相关记录时，相应地，所述第一节点B1还包括：

第二获取模块B116，用于获取该被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发该第一节点中用于将该当前请求消息发送至该网关的发送模块。

该第一节点B1进一步包括：

位置信息接收模块B117，用于接收来自附近电子地标节点A的位置信息；

位置信息确定模块B118，用于根据接收到的位置信息，确定第一节点的新的位置信息。

需要说明的是，该接收到的位置信息可以是来自多个电子地标节点A的多个位置信息，而本领域技术人员可以获知，根据接收到的位置信息确定第一节点的新的位置信息的具体方法可以有多种，例如，根据接收到的位置信息中的角度参数或时间参数等确定，选择角度参数较小的位置信息作为新的位置信息或根据角度参数、时间参数等进行计算，以得到新的位置信息等，该确定方法可以由开发人员进行预设或二次开发，本发明实施例对此不做具体限定。

位置信息更新模块B119，用于根据预设标准将第一节点原有的位置信息更新或不更新为上述新的位置信息。

其中，该预设标准可以为多种，例如，该预设标准可以为：当新的位置信息的精度低于预设精度，则不更新第一节点原有的位置信息，反之，则将原有的位置信息更新为上述新的位置信息，该预设标准可以由开发人员进行预设或二次开发，本发明实施例对此不做具体限定。

本领域技术人员可以获知，第一节点B1可以为智能电子标签、EPC(Electronic Product Code，产品电子代码)识读器、手机、移动PC等。

具体地，第一节点B1可以作为发起搜索的第一节点发起一个对已知编码物体的搜索与定位请求，当第一节点作为发起搜索的第一节点时，第一节点可为被搜索的目的节点生成一个搜索请求消息，搜索请求消息中包括该第一节点的编码、目的节点编码、消息生命周期、消息生成时间戳以及消息经过的锚点序列。该第一节点向其相邻节点广播该搜索请求消息，发起对目的节点的本地搜索与定位过程，同时如果该第一节点与数据服务层的第一级服务器相连，则该第一节点将该搜索请求消息上传给该第一级服务器，发起对目的节点的全局搜索与定位过程。

(2)第二节点B2可用于存储自身的编码以及属性信息，但不能主动的接受和发送消息，可以被附近的第一节点被动的读取(例如，被动读取的电子标签等)。当该第一节点读取该第二节点B2的编码以及属性信息后，该第一节点将所述编码以及属性信息上传到与第一节点相连的第一级服务器。该被搜索节点可以为第二节点B2，其位置信息可以被附近的第一节点被动的读取，其位置可通过读取它的第一节点的间接的确定。

参见图4，该第二节点B2包括：

编码存储模块B201，用于存储自身的编码以及属性信息。

需要说明的是，相应地，当第一节点读取第二节点的编码以及属性信息后，第一节点将编码以及属性信息上传到与第一节点相连的第一级服务器。

(3)第一节点B1和第二节点B2可以通过约定的通讯协议实现节点之间通信和信息共享。其中，第一节点可以发起一个对已知编码物体的搜索与定位过程，也可以被搜索，第一节点可以转发或上传搜索请求消息；第二节点不能发起一个对已知编码物体的搜索与定位过程，但是可以被搜索。

终端层中的第一节点B1和第二节点B2根据通信范围构成分布在全球范围的相互独立的许许多多个Ad hoc网络，物联网中的节点可以随时加入或退出其通信范围内的Ad hoc网络。在Ad hoc中，第一节点B 1可以根据系统的标准接口自愿的参与消息的转发和上传，Ad hoc网络提供尽力交付的服务。

Ad hoc网络中的节点根据搜索与定位过程中所角色的不同可分为：消息源节点、目的节点，消息转发的节点以及消息上传的节点。其中，消息源节点是发起搜索与定位过程的节点；目的节点是在物联网中符合用户输入条件的节点，也就是基于地标体系的物联网中节点实时搜索与定位系统所要搜索与定位的节点；消息转发的节点是在接收到其他节点的广播的节点搜索请求消息后帮助该消息在本地Ad hoc网络中继续扩散，进行消息转发的节点；消息上传的节点是在接收到其他节点的广播的节点搜索请求消息后帮助该消息通过互联网在目标Ad hoc网络中继续扩散，具体地，就是将该消息上传到该节点所属的服务器，在服务器中查询被搜索节点的相关记录，确定其所在的目标Ad hoc网络。在物联网中，一些节点既进行消息转发同时也进行消息上传。终端层的Ad hoc网络实现了对物联网中的节点在Ad hoc网络中的精确搜索与定位，同时帮助数据服务层收集数据信息。

3、该系统还包括：多个第一级服务器C和多个第二级服务器D，该多个第一级服务器C和多个第二级服务器D构成数据服务层。

(1)第一级服务器C，该第一级服务器C与其部署在终端层的物体节点B相连，用于存储和查询隶属于其的物体的静态属性信息及侦听到的信息，管理终端层中其隶属的第一节点B所收集的数据信息。当所述第一节点与其隶属于的第一级服务器相连时，该第一级服务器接收来自该第一节点上传的携带被搜索节点已知编码的请求消息。第一级服务器可以是云状的分布式机群，也可以是散布在互联网中的不同主机，通过p2p(peer-to-peer，对等联网)的形式组织起来的虚拟存储网络。

参见图5，第一级服务器C包括：

接收模块C1，用于接收该当前请求消息；

本地数据库查询模块C2，用于在本地数据库中查询与该被搜索节点已知编码相关的记录；

第一级服务器集群查询模块C3，用于当该第一级服务器的本地数据库中没有与该被搜索节点已知编码相关的记录时，在该第一级服务器与其他第一级服务器组成的服务器集群中查询该被搜索节点已知编码相关的记录；

请求模块C4，用于当第一级服务器与其他第一级服务器组成的服务器集群中没有所述被搜索节点已知编码相关的记录，向所述第二级服务器集群发送查询被搜索节点信息所在第一级服务器网络地址的请求。

(2)该系统还包括第二级服务器D，该第二级服务器D与该第一级服务器C相连，用于管理第一级服务器C，存储和查询物体所在的第一级服务器的网络地址，当第一级服务器C加入数据服务层时需要在第二级服务器中进行注册，第二级服务器存储物体编码到第一级服务器的映射关系。第二级服务器可以是云状的分布式机群，也可以是散布在互联网中的不同主机，通过p2p(peer-to-peer，对等联网)的形式组织起来的虚拟存储网络。

参见图6，该第二级服务器D包括：

该第二级服务器D包括：

接收模块D1，用于用于接收所述请求模块发送的查询被搜索节点信息所在第一级服务器网络地址的请求；

第二级服务器集群查询模块D2，用于在所述第二级服务器与其他第二级服务器组成的服务器集群中查询所述被搜索节点已知编码相关的记录；

获取模块D3，用于获取节点所在的第一级服务器的网络地址。

需要说明的是，由于物联网中的节点，最初进入物联网时都会在其本地第一级服务器中进行注册，记录节点的属性信息和位置信息，位置信息中包括节点所处的Ad hoc网络的网关的网络地址。第一级服务器在第二级服务器中进行注册，记录编码到第一级服务器的映射关系。在正常情况下，在第二级服务器所构成的服务器集群中可以查询到存储编码为ID的节点的相关信息所在的第一级服务器的网络地址。

该系统还包括：

多个网关E，用于在目的节点所在的Ad hoc网络中对目的节点进行精确的搜索与定位。

参见图7，该网关E包括：

广播模块E1，用于接收到该当前请求消息后，向该网关的相邻节点广播该当前请求消息。

参见图8，该网关E还包括：

判断模块E2，用于判断该网关向该网关的相邻节点广播该当前请求消息后预设时长内是否接收到由目的节点发送的搜索应答消息，如果是，触发用于向发起搜索的第一节点发送该搜索应答消息的第一发送模块E3；如果否，触发用于生成携带该网关自身位置信息的搜索应答消息的生成模块E4，并触发用于将所述携带该网关自身位置信息的搜索应答消息发送给该发起搜索的第一节点的第二发送模块E5。

第一发送模块E3，用于向发起搜索的第一节点发送该搜索应答消息。

生成模块E4，用于生成携带该网关自身位置信息的搜索应答消息。

第二发送模块E5，用于将携带该网关自身位置信息的搜索应答消息发送给该发起搜索的第一节点。

第一级服务器C由各个不同的组织和机构管理和维护。第一级服务器C可以随时的加入或退出数据服务层，当第一级服务器C进入数据服务层时，选择一个第二级服务器D进行注册，第一级服务器触发式的向其注册的第二级服务器发送数据更新消息，选择式的向注册的第二级服务器发送节点搜索与定位的请求消息。第二级服务器不记录已知编码节点的相关信息，只负责记录从哪个第一级服务器可以获取该已知编码节点的相关信息。

需要说明的是，系统中的节点可具有接收、处理并转发请求消息的功能，通过与相连的服务器的交互，可发起对已知编码节点的本地搜索与定位过程和全局搜索与定位过程，已知编码的节点的本地搜索与定位过程每次引发的对已知编码节点的全局搜索与定位过程是同时进行的，目的节点即接收本地搜索与定位请求消息，同时也接收全局的搜索与定位请求消息，当目的节点接收到搜索请求消息时，沿消息中反转的锚节点序列向发起搜索的节点回复搜索应答消息，源节点通过比较应答消息的产生时间，确定目的节点的最新位置信息。

本发明提供的物联网中的节点搜索和定位系统，通过对接收到的搜索和定位请求进行处理，并根据将该请求消息扩散到物联网的其他节点或上一级服务器，达到在本地和全局对已知编码节点的搜索和定位，使用户可以获得来自不同路径的搜索应答消息，提高了已知编码的节点定位的高效性和准确性，进而提高已知编码的节点定位的系统的稳定行和灵活性。

实施例2

为了在物联网中快速准确的进行节点搜索和定位，本发明实施例提供了一种基于物联网节点搜索和定位系统的节点搜索和定位方法，参见图9，该方法包括：

设发起节点搜索与定位请求的第一节点为消息源节点S，其所产生的节点搜索与定位请求消息为MessageS，该发起搜索的第一节点S的相邻节点为S’，其中，被搜索节点即可以为第一节点B1，也可以为第二节点B2，该各种节点自身都带有已知编码，被搜索节点的已知编码为ID，被搜索与定位的目的节点为D，其所处的Ad hoc网络的网关为G。下面以S对D的搜索与定位为例，对本发明的提出的一种已知编码节点的搜索与定位方法进行详细的描述。需要说明的是，S对D的搜索与定位过程包括：本地已知编码的节点的搜索与定位的过程，全局已知编码的节点的搜索与定位的过程。这两种过程是并发进行的，参见图10，消息源节点S对被搜索与定位的目的节点D进行的本地搜索与定位过程执行步骤描述如下，其中，在本地搜索与定位的过程中，会根据节点的条件激活对D的全局搜索与定位过程，该方法包括：

1001：消息源节点S根据被搜索与定位的目的节点，生成携带被搜索节点已知编码ID的请求消息MessageS；

其中，该请求消息MessageS用于对已知编码节点进行搜索与定位请求。本领域技术人员可以获知，该请求消息中可以包括：发起搜索的实体的编码、目的节点的编码、生命周期、消息生成时间戳和消息经过的锚点。

1002：向其多个相邻节点S’广播当前的请求消息MessageS，并判断该广播请求消息的节点是否有相连的第一级服务器；

如果是，则同步执行步骤1003和步骤1004；

如果否，执行步骤1004；

进一步地，当消息源节点广播当前的请求消息MessageS时，可设置一预设时长，如果该消息源节点在该预设时长内没有接收到搜索应答信息，则可认为该次搜索与定位失败。

需要说明的是，相邻节点S’可以为多个节点，在消息发送节点通信范围内的节点都是该节点的相邻节点。

1003：发起全局服务器搜索流程，结束；

其中，全局服务器搜索流程是指全局搜索与定位过程，其具体流程详见下述步骤1101-1119。

1004：当相邻节点S’接收该请求消息MessageS时，根据请求消息MessageS中的生命周期判断MessageS是否超时；

如果是，执行步骤1012；

如果否，执行步骤1005；

其中，判断是否超时的具体方法是：读取请求消息中消息的生命周期，生命周期是请求消息在网络中传播的最大跳数，每经过一个节点，跳数减一。如果消息的生命周期等于零，则该请求消息超时，如果消息的生命周期大于零，则该请求消息未超时。该判断超时的目的在于避免消息在网络中无限度的扩散。

1005：该相邻节点判断自身编码是否与请求消息MessageS中携带的被搜索节点已知编码的ID相同；

如果是，即该相邻节点为被搜索和定位的目的节点D，执行步骤1008；

如果否，执行步骤1006；

1006：该相邻节点S’根据请求消息MessageS判断是否曾经收到过该请求消息，

如果是，则执行步骤1012；

如果否，执行步骤1007。

具体地，该相邻节点S’在判断是否接收过该请求消息时，可通过请求消息中的被搜索节点已知编码ID、消息源节点S、消息产生时间戳等信息进行判断。如果缓存的消息中的被搜索节点已知编码ID、消息源节点S、消息产生时间戳等信息与接收到的消息中的同类型信息相同，则曾经接收到过该消息。如果当前节点不对接收到的消息进行缓存，可以根据消息中锚点序列判断是否丢弃该消息，如果相邻节点的位置信息与锚点序列中的某锚点重合(当两点之间的距离足够小时，认为两点重合)，则该节点认为曾经接收过该消息，该判断方法可以有多种，本发明实施例对此不做具体限定。

需要说明的是，当该相邻节点S’接收过该请求消息时，说明该请求消息已经途径了该相邻节点S’，为了使得消息的路径最简化，避免消息在网络中的冗余扩散，当前节点丢弃该请求消息。

1007：该相邻节点S’将自身的位置信息或网络地址写入请求消息MessageS的锚点序列中，执行步骤1002；

需要说明的是，此时步骤1002中进行广播的节点为步骤1007中接收到请求消息但不是目的节点的该相邻节点。

1008：目的节点D判断自身是否是第一次接收到请求消息，

如果是，执行步骤1009；

如果否，执行步骤1010；

1009：记录接收到该请求消息的时间，并执行步骤1011；

1010：判断当前接收时间距离第一次接收到请求消息是否小于预设时长，如果是，执行步骤1011，如果否，执行步骤1012；

本领域技术人员可以获知，该预设时长的设置可以由设置一定时器来实现，即通过判断得知该目的节点是第一次接收到请求消息，则在记录消息时间的同时，启动一预先时长的定时器，该定时器用于预设一段时间，如果目的节点在这段预设时间以外接收到请求消息，则丢弃该请求消息。

1011：目的节点D沿着请求消息中的反转锚点序列向消息源节点回复搜索应答消息；

其中，该反转锚点序列是指锚点序列的反转序列，目的节点沿着该反转锚点序列中的地址信息将包含该目的节点位置信息的回复请求应答消息回复给消息源节点。

1012：丢弃请求消息MessageS。

在本实施例中，上述步骤1001-步骤1012为本地已知编码的节点的搜索与定位的过程，在该过程中，消息源节点S向相邻节点广播请求消息，如果判断该消息源节点有与之相连的第一级服务器，则触发下述步骤1101-步骤1118的全局已知编码的节点的搜索与定位的过程。

参见图11，下述步骤1101-步骤1118为全局已知编码的节点的搜索与定位的过程：

1101：当前节点将当前的请求消息MessageS上传到该相连的第一级服务器；

该第一级服务器是指与当前节点通过有线或无线连接等方式相连的服务器，当前节点注册并隶属于该第一级服务器，并与该第一级服务器进行信息交互。

1102：第一级服务器接收到请求消息MessageS，并根据请求消息MessageS判断是否曾经收到过该请求消息，

如果是，则执行步骤1118；

如果否，则执行步骤1103；

可选地，第一级服务器在判断是否接收过该请求消息时，可通过请求消息中的被搜索节点已知编码ID、消息源节点S、消息产生时间戳等信息进行判断。如果缓存的消息中的被搜索节点已知编码ID、消息源节点S、消息产生时间戳等信息与接收到的消息中的同类型信息相同，则曾经接收到过该消息。

1103：该第一级服务器获取被搜索节点所在的网关G的网络地址，并将该网络地址发送给上传该请求消息的节点；

其中，该网关是指第一级服务器的在终端层部署的某节点，其作用相当于侦听器。

优选地，该获取的过程为：第一级服务器在本地数据库中查询，判断本地数据库中是否有与编号为ID的节点相关的记录，如果有，则获取节点所在Ad hoc网络的网关G的网络地址，并将该网络地址发送给上传该请求消息的节点；如果没有，则在由多个第一级服务器构成的服务器集群中查询，判断服务器集群中是否有与编号为ID的节点相关的记录，如果有，则获取节点所在Ad hoc网络的网关G的网络地址，并将该网络地址发送给上传该请求消息的节点；如果没有，则向第二级服务器集群发送查询被搜索节点信息所在第一级服务器网络地址的请求，第二级服务器集群获取节点所在的第一级服务器的网络地址，并将该网络地址发送给发起查询的第一级服务器，该发起查询的第一级服务器查询该网络地址的第一级服务器中与编号为ID的节点相关的记录，获取节点所在Ad hoc网络的网关G的网络地址，并将该网络地址发送给上传该请求消息的节点，该步骤也可以理解为当前上传该请求消息的节点获取所述被搜索节点所在网络的网关，并将请求消息发送到该网关。其中，该查询可以包括对服务器本地数据库的查询和对所在服务器集群的查询，本领域技术人员可以获知，与编码为ID的节点相关的记录为编码为ID的节点的注册信息，包括：编码ID、编码为ID的节点所在的网关、节点访问权限令牌等；且，第二级服务器及其服务器集群与第一级服务器之间的交互为现有技术中的常用技术手段，在此不再赘述。

在该步骤1103中，由于第二级服务器存储物体编码到第一级服务器的映射关系，因此，在正常情况下，在第二级服务器所构成的服务器集群中可以查询到编码为ID的节点所在的第一级服务器的注册记录。

需要说明的是，由于第一级服务器不仅用于存储静态属性信息，也用于侦听服务器覆盖范围内节点，所以被搜索节点所在的网关可以通过查询其所在的第一级服务器得到。

1104：当上传该请求消息的节点接收到被搜索节点所在网关G的网络地址，将请求消息发送给该网关；

进一步地，该请求消息携带该上传该请求消息的节点的网络地址。

1105：网关G收到请求消息MessageS后，向其相邻节点继续广播请求消息MessageS；

1106：该相邻节点接收请求消息MessageS，并根据请求消息MessageS中的生命周期判断MessageS是否超时，如果是，执行步骤1118；

如果否，执行步骤1107；

其中，判断是否超时的具体方法是：读取请求消息中消息的生命周期，生命周期是请求消息在网络中传播的最大跳数，每经过一个节点，跳数减一。如果消息的生命周期等于零，则该请求消息超时，如果消息的生命周期大于零，则该请求消息未超时。该判断超时的目的在于避免消息在网络中无限度的扩散的过程。

1107：该相邻节点向其多个相邻节点S’广播当前的请求消息MessageS；

需要说明的是，当被搜索节点是只能够被其他节点被动读取的节点时，该节点是不能接收网关所广播的请求消息的，此时，需将该节点附近的网关的位置信息返回给消息源节点。

步骤1108-1114步骤与步骤1004-1010的原理相同，为相邻节点广播请求消息以后所进行的操作，在此不再赘述。其不同之处在于下述步骤1114；

1114：目的节点生成包含该目的节点位置信息的反转锚点序列的搜索应答信息，并将该搜索应答信息发送给网关G；

1115：网关判断在向其相邻节点广播后预设时长内是否接收到由目的节点发送的搜索应答消息，

如果是，则执行步骤1116；

如果否，则执行步骤1117。

1116：网关向消息源节点转发该搜索应答消息，结束；

1117：网关生成携带网关G的自身位置信息的搜索应答消息，并将该消息发送给消息源节点S，结束。

进一步地，当发起搜索的节点即消息源节点接收到来自多个路径的搜索应答消息，根据预设标准和该多个搜索应答消息中的锚点序列比较该多个路径，并选择符合预设标准的路径以定位被搜索节点。本领域技术人员可以获知，该预设的标准可以为该消息源节点根据当前网络环境等多种因素设置，也可由用户自行设置，本发明实施例对此不做具体限定。

1118：丢弃请求消息MessageS。

需要说明的是，步骤1101-步骤1118是已知编码的节点在其所处Ad hoc网络中的搜索与定位流程，当编码为ID的物品所在Ad hoc网络的网关收到请求消息后，将在其所在的Ad hoc网络中发起对已知编码节点的精确搜索与定位。

在上述过程中，每执行步骤1002时，如果当前节点有与之相连服务器，则发起一个对编码为ID的节点的全局搜索与定位过程，即步骤1101至1118，每执行步骤1103都将发起一个对远程的编码为ID的节点的搜索定位过程。已知编码的节点的本地搜索与定位过程与每次引发的对已知编码节点的全局搜索与定位过程是同时进行的，目的节点既接收本地搜索与定位请求消息，同时也接收全局的搜索与定位请求消息，目的节点沿着请求消息中的反转锚点序列向源节点回复搜索应答消息。

需要说明的是，该方法实施例与系统实施例属于同一构思。

本发明实施例提供的上述技术方案的全部或部分可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述程序可以存储在可读取的存储介质中，该存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种物联网中的节点搜索和定位系统，其特征在于，包括：

多个第一节点，所述第一节点用于接收到来自其他第一节点的携带被搜索节点已知编码的请求消息时，判断自身编码是否与所述已知编码相同，如果是，则当前第一节点为被搜索节点，将包含所述当前第一节点的位置信息的搜索应答消息返回给所述请求消息中发起搜索的第一节点；如果否，将当前第一节点的位置信息写入所述请求消息，并向所述当前第一节点的相邻节点广播写入后的请求消息；

第一级服务器，用于当所述第一节点与所述第一级服务器相连时，接收来自所述第一节点上传的携带被搜索节点已知编码的请求消息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二级服务器，所述第二级服务器与所述第一级服务器相连，所述第二级服务器上注册有多个所述第一级服务器，当第一节点加入所述第一级服务器的网络时，所述第一节点向所述第一级服务器注册，所述第一级服务器保存所述第一节点的信息。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二节点，用于存储自身的编码以及属性信息，

相应地，当所述第一节点读取所述第二节点的编码以及属性信息后，所述第一节点将所述编码以及属性信息上传到与所述第一节点相连的第一级服务器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电子地标节点，所述电子地标节点存储其所在位置的位置信息，并周期性的广播所述位置信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一节点包括：

请求消息生成模块，用于根据被搜索与定位的目的节点，生成携带所述目的节点已知编码的请求消息；

消息转发上传模块，用于将当前请求消息上传到与所述第一节点相连的第一级服务器；

第一判断模块，用于判断当前接收的请求消息是否超时；

丢弃模块，用于如果当前接收的请求消息超时，丢弃所述请求消息；

第二判断模块，用于判断自身编码是否与所述已知编码相同。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一节点包括：

第三判断模块，用于当所述第二判断模块判断自身编码与所述已知编码相同，则所述第一节点为目的节点，判断所述目的节点是否曾经接收过所述请求消息；

记录模块，用于当所述第三判断模块判断所述目的节点未接收过所述请求消息时，记录接收到所述请求消息的时间；

第四判断模块，用于当所述第三判断模块判断所述目的节点曾经接收过所述请求消息时，判断当前接收时间距离第一次接收到请求消息是否小于预设时长；

保存模块，用于当前接收时间距离第一次接收到请求消息小于预设时长，保存所述请求消息；

返回模块，用于当前接收时间距离第一次接收到请求消息不小于预设时长，将包含所述当前第一节点的位置信息的搜索应答消息返回给所述请求消息中的所述发起搜索的第一节点。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一节点还包括：

第五判断模块，用于当所述第二判断模块判断自身编码与所述已知编码不同，则判断所述第一节点是否曾经接收过所述请求消息；

所述丢弃模块，还用于当所述第一节点曾经接收过所述请求消息时，丢弃所述请求消息；

写入模块，用于当所述第一节点未接收过所述请求消息时，所述第一节点将自身的位置信息或网络地址写入所述请求消息的锚点序列中；

广播模块，用于将所述写入模块得到的写入后的请求消息广播给所述的第一的相邻节点。

8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述第一节点包括：

搜索应答消息接收模块，用于接收来自多个路径的搜索应答消息；

评价模块，用于根据预设标准和该多个搜索应答消息中的锚点序列比较所述多个路径，并选择符合所述预设标准的路径以定位被搜索节点。

9.根据权利要求4-7任一项所述的系统，其特征在于，所述第一节点还包括：

位置信息接收模块，用于接收来自所述电子地标节点的位置信息；

位置信息确定模块，用于根据接收到的位置信息，确定所述第一节点的新的位置信息；

位置信息更新模块，用于根据预设标准将所述第一节点原有的位置信息更新或不更新为所述新的位置信息。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一级服务器包括：

接收模块，用于接收所述当前请求消息；

本地数据库查询模块，用于在本地数据库中查询与所述被搜索节点已知编码相关的记录；

第一级服务器集群查询模块，用于当所述第一级服务器的本地数据库中没有与所述被搜索节点已知编码相关的记录时，在所述第一级服务器与其他第一级服务器组成的服务器集群中查询所述被搜索节点已知编码相关的记录；

相应地，所述第一节点还包括：

第一获取模块，用于如果所述第一级服务器的本地数据库查询模块查询到有与所述被搜索节点已知编码相关的记录，则获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将写入后的当前请求消息发送至所述网关的发送模块；

所述第一获取模块，还用于如果所述第一级服务器集群查询模块查询到有与所述被搜索节点已知编码相关的记录，则获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将所述写入后的请求消息发送至所述网关的发送模块。

11.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一级服务器包括：

请求模块，用于当所述第一级服务器与其他第一级服务器组成的服务器集群中没有所述被搜索节点已知编码相关的记录，向所述第二级服务器集群发送查询被搜索节点信息所在第一级服务器网络地址的请求。

12.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二级服务器包括：

接收模块，用于接收所述请求模块发送的查询被搜索节点信息所在第一级服务器网络地址的请求；

第二级服务器集群查询模块，用于在所述第二级服务器与其他第二级服务器组成的服务器集群中查询所述被搜索节点已知编码相关的记录；

获取模块，用于获取节点所在的第一级服务器的网络地址；

相应地，所述第一节点还包括：

第二获取模块，用于获取所述被搜索节点所在网络的网关的网络地址，并触发所述第一节点中用于将所述写入后的请求消息发送至所述网关的发送模块。

13.根据权利要求10-12任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

所述网关，用于接收到所述当前请求消息后，向所述网关的相邻节点广播所述写入后的请求消息。

14.根据权利要求10-12任一项所述的系统，其特征在于，所述网关包括：

判断模块，用于判断该网关向该网关的相邻节点广播所述写入后的请求消息后预设时长内是否接收到由目的节点发送的搜索应答消息，如果是，触发用于向所述发起搜索的第一节点发送所述搜索应答消息的第一发送模块；如果否，触发用于生成携带该网关自身位置信息的搜索应答消息的生成模块，并触发用于将所述携带该网关自身位置信息的搜索应答消息发送给该所述发起搜索的第一节点的第二发送模块；

第一发送模块，用于向所述发起搜索的第一节点发送所述搜索应答消息；

生成模块，用于生成携带该网关自身位置信息的搜索应答消息；

第二发送模块，用于将所述携带该网关自身位置信息的搜索应答消息发送给该所述发起搜索的第一节点。

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