CN110493843B - 基于圆环形全向天线模型的3d-gpsr路由方法 - Google Patents

基于圆环形全向天线模型的3d-gpsr路由方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于圆环形全向天线模型的3D‑GPSR路由方法，主要解决飞行自组网中由于无人机的高移动和能量受限特性引起的链路频繁断裂和能量消耗过快的问题。其实现方案是：在飞行自组网场景下，首先使用基于地理位置信息的GPSR路由方法，利用三维位置信息减少控制包的传播，解决链路频繁断裂问题。获取邻居节点信息后对无线链路进行建模和分析，建立的模型量化了圆环形全向天线增益等信道参数对路由选择的影响。本发明设计一种基于重传能量消耗的下一跳节点选择度量，使得本发明具有重传次数少、能耗小的优点。

Description

基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及基于圆环形全向天线模型的三维贪心周界无状态路由方法3D-GPSR(3Dimensional-Greedy Perimeter Stateless Routing)路由方法。本发明可用于飞行自组网中高速无人机之间的路由选择。
背景技术
随着无人机(包括微型飞行器，四轴飞行器，小型侦察机等)的发展，无人机群组成的飞行自组网在中继网络、民事安全、农业遥感、交通监控等领域得到了广泛的应用。但由于飞行自组网中无人机的高移动性、能量受限和三维空间特性，传统的路由方法直接应用到飞行自组网中无法满足路由的健壮性和低能耗需求。为了在飞行自组网中实现可靠的通信，需针对能量受限三维移动网络设计一种健壮、高能效的路由方法。
南京航空航天大学在其申请的专利文献“一种可适应不同运动场景的改进的AODV路由协议”(申请号CN201611122427.4，公开号CN107071850A)中公开了一种可适应不同运动场景的改进的AODV路由方法。该方法通过各无人机携带的GPS信号可获得各无人机与临近无人机的平均相对运动速度，进而判断网络拓扑结构变化快慢；通过判断网络拓扑结构变化的快慢选择不同的路由方法，即根据无人机平均相对运动速度选择不同的改进的AODV路由方法，可以适应变换的无人机拓扑结构，减轻网络的带宽，减少端到端时延，减少分组丢失率。该方法存在的不足之处是，该方法在无人机拓扑结构的维护中需要大量的存储空间，以及频繁的传输控制包，使得路由开销大。并且该方法中无人机节点的全向天线增益模型是球形，与实际应用场景中全向天线增益模型所具有的上下凹陷的圆环形结构相差较大，导致实际应用场景中该方法选择的无人机节点在竖直方向上难以进行通信。
中国科学院声学研究所在其申请的专利文献“一种基于能量感知的GPSR动态路由选择方法及系统”(申请号CN201110044119.5，公开号CN102651886A)中公开了一种基于能量感知的GPSR随机路由方法。该方法包含如下步骤：任意一个路由节点确定出该节点的“候选路由邻居集合”，所述候选路由邻居集合为距离目的节点比该节点本身近的所有邻居节点；计算该节点的候选路由邻居集合中的每个邻居节点的相对能量；以相对能量为概率随机选择m个候选路由邻居集合中的某节点i为该节点的下一跳路由节点；节点i再重复以上步骤，选择节点i的下一跳路由节点，直至传送数据从源节点到达目的节点。该方法提供一种基于能量感知的GPSR确定路由方法，参考候选路由邻居节点的相对能量和节点到目的节点的相对距离根据设定的公式选择下一跳节点。该方法存在的不足之处是，该方法在下一跳路由节点选择方面仅考虑单次传输的能量消耗，计算能量花费时忽略了重传引起的额外能量消耗，所设计的能量消耗模型健壮性差，导致额外能量消耗大。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法，解决飞行自组网的无人机高移动性和能量受限问题，提高路由方法的健壮性和能量效率。
本发明的技术思路是：在飞行自组网中使用基于三维地理位置信息的3D-GPSR路由方法来减少控制包的传播，解决飞行自组网中无人机高移动性所引起的路由链路频繁断裂问题。根据飞行自组网中无人机之间的角度和位置信息计算下一跳节点的待选区域。获取邻居节点信息后对无线链路进行建模和分析，建立的模型中量化圆环形全向天线增益等信道参数对路由选择的影响，设计一种基于重传能量消耗的下一跳节点选择度量，使得改进的三维GPSR路由方法重传次数少、能耗小。
本发明具体实现步骤包括如下：
(1)获取邻居节点的信息；
(2)利用下式，根据无人机的角度和距离信息确定当前时刻发射节点的下一跳节点待选区域：
Figure BDA0002172231410000021
其中，Zi表示当前时刻发射节点i的下一跳节点待选区域，
Figure BDA0002172231410000022
表示当前时刻发射节点i和第j个邻居节点之间连线与当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的夹角，∈表示属于符号，π表示圆周率，∪表示并集操作，dij表示当前时刻发射节点i和第j个邻居节点之间的距离，R表示每个无人机发射功率的半径；
(3)判断下一跳节点待选区域内是否包含邻居节点，若是，执行步骤(4)，否则，执行步骤(5)；
(4)选出当前时刻发射节点的下一跳节点：
(4a)按照下式，计算当前时刻发射节点的圆环形天线增益：
Figure BDA0002172231410000031
其中，Gi表示当前时刻发射节点i的圆环形天线增益，w表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道媒质的波阻抗，|·|表示取绝对值操作，I表示当前时刻发射节点i的天线电流，L表示当前时刻发射节点i的天线长度，λ表示当前时刻发射节点i的天线波长，xi表示当前时刻发射节点i的x轴位置，xj表示第j个待选区域内邻居节点的x轴位置，yi表示当前时刻发射节点i的y轴位置，yj表示第j个待选区域内邻居节点的y轴位置；
(4b)计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率；
(4c)利用下式，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗：
Figure BDA0002172231410000032
其中，
Figure BDA0002172231410000033
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗，
Figure BDA0002172231410000034
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率，
Figure BDA0002172231410000035
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的单次能量消耗，LiD表示当前时刻发射节点i和目的节点D之间的距离；
(4d)利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点后执行步骤(6)；
(5)选择待选区域外节点M作为当前时刻发射节点的下一跳节点；
(6)判断下一跳节点的邻居节点中是否包含目的节点，若是，执行步骤(7)；否则，执行步骤(2)；
(7)当前时刻发射节点将获得的数据包转发给目的节点，完成数据包的路由选择。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
第一，由于本发明根据无人机的角度和距离信息确定当前时刻发射节点的下一跳节点待选区域，克服了现有技术中路由开销大的问题，使得本发明加速了下一跳节点的选择过程，减小了路由开销，节约了无人机的存储资源。
第二，由于本发明计算当前时刻发射节点的圆环形天线增益，并利用圆环形天线增益计算包成功接收率，克服了现有技术在实际应用场景中选择的无人机节点竖直方向上难以进行通信的问题，提高了包成功接收率，使得本发明路由方法的健壮性更强。
第三，由于本发明计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗，克服了现有技术在下一跳路由节点选择方面仅考虑单次传输的能量消耗，计算能量花费时忽略了重传引起的额外能量消耗，导致额外能量消耗大的问题，使得本发明显著提高了能量效率，延长了设备的电池寿命和网络寿命。
附图说明
图1是本发明的实现总流程图；
图2是本发明的下一跳节点待选区域图；
图3是本发明的圆环形全向天线增益图；
图4是本发明的飞行自组网仿真场景图；
图5是本发明的仿真图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明。
参照图1，对本发明的具体实现步骤做进一步的描述。
步骤1，获取邻居节点的信息。
所述获取邻居节点的信息是指，每个节点作为一个路由节点周期性地向邻居节点发送hello包，其中hello包中包括该路由节点当前的地理位置信息和逻辑地址；邻居节点收到该路由节点广播的hello包后，查看自己的邻居表中是否有该路由节点的信息，若有，则更新邻居表中该路由节点的信息；否则，在邻居表中建立一条新的该路由节点的信息。
步骤2，利用下式，根据无人机的角度和距离信息确定当前时刻发射节点的下一跳节点待选区域。
Figure BDA0002172231410000051
其中，Zi表示当前时刻发射节点i的下一跳节点待选区域，
Figure BDA0002172231410000052
表示当前时刻发射节点i和第j个邻居节点之间连线与当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的夹角，∈表示属于符号，π表示圆周率，∪表示并集操作，dij表示当前时刻发射节点i和第j个邻居节点之间的距离，R表示每个无人机发射功率的半径；
参照图2，对本发明的下一跳节点待选区域图做进一步的描述，图2中D表示目的节点，i表示当前时刻发射节点。图2中的节点A、B、C、E、F都是在当前时刻发射节点i发射功率半径以内的邻居节点。图2中的节点G表示发射功率的半径以外的其他节点，图2中的
Figure BDA0002172231410000054
表示当前时刻发射节点i和邻居节点B之间连线与当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的夹角，图2中的θ表示当前时刻发射节点i和待选区域内邻居节点B之间的连线与竖直方向的夹角，图2中的黑色区域表示当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的法平面，黑色区域的右上方虚线部分表示当前时刻发射节点i的下一跳节点待选区域，节点A、B、C表示当前时刻发射节点i待选区域内邻居节点。
步骤3，判断下一跳节点待选区域内是否包含邻居节点，若是，执行步骤4，否则，执行步骤5。
步骤4，选出当前时刻发射节点的下一跳节点。
首先根据下式，计算当前时刻发射节点i的圆环形天线增益：
Figure BDA0002172231410000053
其中，Gi表示当前时刻发射节点i的圆环形天线增益，w表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道媒质的波阻抗，|·|表示取绝对值操作，I表示当前时刻发射节点i的天线电流，L表示当前时刻发射节点i的天线长度，λ表示当前时刻发射节点i的天线波长，xi表示当前时刻发射节点i的x轴位置，xj表示第j个待选区域内邻居节点的x轴位置，yi表示当前时刻发射节点i的y轴位置，yj表示第j个待选区域内邻居节点的y轴位置；
参照图3，对本发明的圆环形全向天线增益图做进一步的描述，图3中x轴、y轴数值的绝对值表示水平方向上增益的大小，图3中N轴数值的绝对值表示竖直方向上增益的大小，由上述圆环形全向天线增益公式计算出圆环形全向天线增益图，可知当前时刻发射节点的天线增益是在中心部分上下凹陷的圆环形。
然后，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率。
所述的计算当前时刻发射节点到每个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率的具体步骤如下：
第一步，按照下式，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间路径损耗：
PL(dij)＝20log10(4πdijF)＝32.4+20log10F+20log10dij
其中，PL(dij)表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间路径损耗，log表示取对数操作，π表示圆周率，dij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的距离，F表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道的载波频率；
第二步，按照下式，计算非相干频移键控调制方式下当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的平均误码率：
Figure BDA0002172231410000061
其中，
Figure BDA0002172231410000062
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的平均误码率，exp表示以自然常数e为底的指数操作，Pi表示当前时刻发射节点i的发射功率，Gi表示当前时刻发射节点i的圆环形天线增益，Gj表示第j个待选区域内邻居节点的天线增益，K表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道噪声系数，k表示玻尔兹曼常数，T0表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道的周围环境温度，B表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道的等效带宽，BN表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道噪声带宽，Ra表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道数据比特率；
第三步，按照下式，计算不归零编码方式下当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间包成功接收率：
Figure BDA0002172231410000071
其中，Ps ij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率，f表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间数据包的帧长度，l表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道中前同步码的长度。
其次，利用下式，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗。
Figure BDA0002172231410000072
其中，
Figure BDA0002172231410000073
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗，
Figure BDA0002172231410000074
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率，其倒数
Figure BDA0002172231410000075
表示当前时刻发射节点i到第j个待选区域内邻居节点之间包的平均重传次数，
Figure BDA0002172231410000076
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的单次能量消耗，LiD表示当前时刻发射节点i和目的节点D之间的距离。在重传能量消耗中考虑数据包重传而产生的额外能量消耗，引入基于位置信息路由方法中常用到的修正因子LiD/dij，防止路由跳数过多。
所述当前时刻发射节点向每个待选区域内邻居节点发送信息时采用的单次能量消耗公式如下：
Figure BDA0002172231410000084
其中，
Figure BDA0002172231410000081
表示当前时刻发射节点i向第j个待选区域内邻居节点发送信息时的单次能量消耗，Ee表示发射每比特数据消耗的能量，f表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道中的帧长度，ηa表示单位距离内传输每比特数据消耗的能量，dij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的距离。
最后，利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点后执行步骤6。
所述利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点是指，在下一跳节点的待选区域内，选择重传能量消耗最小值所对应的待选区域内邻居节点作为下一跳节点，将当前时刻发射节点获得的数据包发往该下一跳节点。
步骤5，选择待选区域外节点M作为当前时刻发射节点的下一跳节点。
所述选择待选区域外节点M作为当前时刻发射节点的下一跳节点是指，当下一跳节点的待选区域内未包含邻居节点时，当前时刻发射节点进入路由空洞区域，此时按照下式，选择待选区域外节点M作为下一跳节点：
Figure BDA0002172231410000082
其中，M表示待选区域外节点，dim表示当前时刻发射节点i和第m个待选区域外节点之间的距离，∈表示属于符号，R表示每个无人机发射功率的半径，min表示取最小值操作，
Figure BDA0002172231410000083
表示当前时刻发射节点i和第m个待选区域外节点之间连线与当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的夹角。
步骤6，判断下一跳节点的邻居节点中是否包含目的节点，若是，执行步骤7；否则，执行步骤2。
步骤7，下一跳节点将获得的数据包转发给目的节点，完成数据包的路由选择。
本发明的效果可通过仿真进一步说明：
1.仿真实验条件：
本发明的仿真实验的硬件平台为：处理器为Intel i75930k CPU，主频为3.5GHz，内存16GB。
本发明的仿真实验的软件平台为：Windows 7操作系统和OPNET 14.5。
本发明仿真实验设置飞行自组网场景的大小为长5000m×宽5000m×高800m，无人机个数为30，仿真时长为100s，单个无人机的发射功率的半径为1200m，MAC层协议为CSMA/CA，无人机的速度为40m/s到100m/s之间，无人机的移动模型为RandomWay Point。
参照图4，对本发明仿真实验的飞行自组网仿真场景图做进一步的描述，本发明的飞行自组网场景中包括无人机、地面传感器和地面接收节点三部分，且地面接收节点的位置信息已知，无人机在空域中的网络形式是飞行自组网，本发明研究飞行自组网中地面传感器通过无人机飞行自组网向地面接收节点发送数据包时的路由方法。
2.仿真内容及其结果分析：
本发明仿真实验是采用本发明和两个现有技术(3D-AODV路由方法、3D-DSDV路由方法)分别在相同场景和参数配置下进行路由选择，获得的能量消耗结果图，如图5所示。
在本发明仿真的实验中采用的两个现有技术是指：
现有技术3D-AODV路由方法是指Leonov等人在“Simulation and ComparativeAnalysis ofPacket Delivery in Flying Ad Hoc Network(FANET)Using AODV,201819th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologiesand Electron Devices(EDM),Erlagol,2018,pp.71-78.”中提出的用于飞行自组网的三维按需平面距离向量路由方法，简称3D-AODV路由方法。
现有技术3D-DSDV路由方法是指Singh等人在“Experimental analysis of AODV,DSDV and OLSR routing protocol for flying adhoc networks(FANETs),2015IEEEInternational Conference on Electrical,Computer and CommunicationTechnologies(ICECCT),Coimbatore,2015,pp.1-4”中提出的用于飞行自组网的三维目的序列距离矢量路由方法，简称3D-DSDV路由方法。
下面结合图5的仿真图对本发明的效果做进一步的描述。
图5中的x轴表示仿真时间，单位是秒s，图5中y轴表示路由方法的能耗大小，单位是千焦KJ。图5中以圆圈标示的曲线表示采用3D-AODV路由方法得到的仿真结果曲线，以星号标示的曲线表示采用3D-DSDV路由方法得到的仿真结果曲线，以加号标示的曲线表示采用本发明3D-GPSR路由方法得到的仿真结果曲线。
由图5可见，在仿真时间20s的时刻，飞行自组网的网络拓扑建立稳定，所对应时刻发射节点开始发送数据包。由图5可见，本发明和现有的3D-AODV路由方法、3D-DSDV路由方法的总能量消耗都随横坐标轴的时间增长而增长，但本发明需要的能耗更小，说明本发明设计的路由方法显著提高了能量效率，减少了能量消耗。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，并不构成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法，其特征在于，根据无人机的角度和距离信息计算当前时刻发射节点的下一跳节点待选区域，计算当前时刻发射节点的圆环形全向天线增益，利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点，该方法的步骤包括如下：
(1)获取邻居节点的信息；
(2)利用下式，根据无人机的角度和距离信息计算当前时刻发射节点的下一跳节点待选区域：
Figure FDA0003373687480000011
其中，Zi表示当前时刻发射节点i的下一跳节点待选区域，
Figure FDA0003373687480000012
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间连线与当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的夹角，∈表示属于符号，π表示圆周率，∪表示并集操作，dij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的距离，R表示每个无人机发射功率的半径；
(3)判断下一跳节点待选区域内是否包含邻居节点，若是，执行步骤(4)，否则，执行步骤(5)；
(4)选出当前时刻发射节点的下一跳节点：
(4a)计算当前时刻发射节点的圆环形天线增益：
Figure FDA0003373687480000013
其中，Gi表示当前时刻发射节点i的圆环形天线增益，w表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道媒质的波阻抗，|·|表示取绝对值操作，I表示当前时刻发射节点i的天线电流，L表示当前时刻发射节点i的天线长度，λ表示当前时刻发射节点i的天线波长，xi表示当前时刻发射节点i的x轴位置，xj表示第j个待选区域内邻居节点的x轴位置，yi表示当前时刻发射节点i的y轴位置，yj表示第j个待选区域内邻居节点的y轴位置；
(4b)利用下述步骤，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率：
第一步，按照下式，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间路径损耗：
PL(dij)＝20log10(4πdijF)＝32.4+20log10F+20log10dij
其中，PL(dij)表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间路径损耗，log表示取对数操作，F表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道的载波频率；
第二步，按照下式，计算非相干频移键控调制方式下当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的平均误码率：
Figure FDA0003373687480000021
其中，
Figure FDA0003373687480000022
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的平均误码率，exp表示以自然常数e为底的指数操作，Pi表示当前时刻发射节点i的发射功率，Gj表示第j个待选区域内邻居节点的天线增益，K表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道噪声系数，k表示玻尔兹曼常数，T0表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道的周围环境温度，B表示当前时刻发射节点i和第j个邻居节点之间信道的等效带宽，BN表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道噪声带宽，Ra表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道数据比特率；
第三步，按照下式，计算不归零编码方式下当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间包成功接收率：
Figure FDA0003373687480000031
其中，Ps ij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率，f表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间数据包的帧长度，l表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道中前同步码的长度；
(4c)利用下式，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗：
Figure FDA0003373687480000032
其中，
Figure FDA0003373687480000033
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗，Ps ij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率，
Figure FDA0003373687480000034
表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的单次能量消耗，LiD表示当前时刻发射节点i和目的节点D之间的距离；
所述当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的单次能量消耗是由下式得到的：
Figure FDA0003373687480000035
其中，
Figure FDA0003373687480000036
表示当前时刻发射节点i向第j个待选区域内邻居节点发送信息时的单次能量消耗，Ee表示发射每比特数据消耗的能量，ηa表示单位距离内传输每比特数据消耗的能量；
(4d)利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点后执行步骤(6)；
(5)选择待选区域外节点M作为当前时刻发射节点的下一跳节点；
(6)判断下一跳节点的邻居节点中是否包含目的节点，若是，执行步骤(7)；否则，执行步骤(2)；
(7)当前时刻发射节点将获得的数据包转发给目的节点，完成数据包的路由选择。
2.根据权利要求1所述的基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法，其特征在于，步骤(1)中所述获取邻居节点的信息是指，每个节点作为一个路由节点周期性地向邻居节点发送hello包，其中hello包中包括该路由节点当前的地理位置信息和逻辑地址；邻居节点收到该路由节点广播的hello包后，查看自己的邻居表中是否有该路由节点的信息，若有，则更新邻居表中该路由节点的信息；否则，在邻居表中建立一条新的该路由节点的信息。
3.根据权利要求1所述的基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法，其特征在于，步骤(2)中所述的邻居节点是指，在当前时刻发射节点发射功率的半径以内，除目的节点以外的其他节点。
4.根据权利要求1所述的基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法，其特征在于，步骤(4d)中所述利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点是指，在下一跳节点的待选区域内，选择重传能量消耗最小值所对应的待选区域内邻居节点作为下一跳节点，将当前时刻发射节点获得的数据包发往该下一跳节点。
5.根据权利要求1所述的基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法，其特征在于，步骤(5)中所述选择待选区域外节点M作为当前时刻发射节点的下一跳节点是指，当下一跳节点的待选区域内未包含邻居节点时，当前时刻发射节点进入路由空洞区域，此时按照下式，选择待选区域外节点M作为下一跳节点：
Figure FDA0003373687480000041
其中，M表示待选区域外节点，dim表示当前时刻发射节点i和第m个待选区域外节点之间的距离，min表示取最小值操作，
Figure FDA0003373687480000042
表示当前时刻发射节点i和第m个待选区域外节点之间连线与当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的夹角。
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