CN113840232B - 基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法及系统 - Google Patents

基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法及系统 Download PDF

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CN113840232B CN202111419026.6A CN202111419026A CN113840232B CN 113840232 B CN113840232 B CN 113840232B CN 202111419026 A CN202111419026 A CN 202111419026A CN 113840232 B CN113840232 B CN 113840232B
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Abstract

本发明公开了一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法与系统，该方法包括：各节点接收相邻节点周期性发送的网络感知信息；根据接收到的网络感知信息，判断原辅助同步优选节点是否有效，根据网络感知信息计算网络距离，利用最小网络距离筛选出最佳位置节点作为备份中继，对备份中继采用时间质量再次进行辅助同步节点的动态优选，进行主中继失效条件下的角色变更，从而维护分布式对等网络的连续、广域覆盖。

Description

基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法及系统。
背景技术
面向未来的数据链网络要求机动、灵活的部署方式，将机动性、灵活性、模块化和网络化紧密结合在一起，形成能够快速接入、快速反应（低至s级）的自组织、自配置、自愈合的自动组网能力。
自愈合组网的典型应用场景包括：大覆盖半径下的多跳网络覆盖，复杂地形条件下的补盲通信覆盖，对抗条件下的顽健组网和超视距传输。这些恶劣的通信环境对数据链通信和组网技术的生存性和顽健性提出了严峻挑战。
为了提高网络抗毁性，数据链网络提供了3种典型的自愈合组网技术途径：多接入技术、网络拓扑重构技术、动态路由技术。
多接入技术，指的是网络参与节点之间采用多种接入手段，形成互补覆盖和选择性链路传输，包括：近距/远距通信的相互补充，宽带/窄带通信的选择性连接，传感网、接入网和骨干网的补充覆盖和网络切换等。多接入技术对通信终端的尺寸、重量和价格（SWaP）有较高要求。
网络拓扑重构技术，指的是网络中的部分节点或链路发生故障时，通过备份传输设备和相应的技术手段进行在线的主备切换，减少单点故障对网络连通性的影响，保证网络的拓扑连通性和连续覆盖。网络拓扑重构技术，通常采用预先分配的备份节点，角色固定且数量有限，不能适应数据链网络临机多变的部署场景。
动态路由技术是移动多跳自组网（MANET）的经典自愈合组网策略，通过先应式路由（如DSDV、OLSR）、反应式路由（AODV、DSR）和混合式路由策略（ZRP、CGSR）进行多跳传输路径的临时计算和临机调整。在网络拓扑高动态变化时，动态路由技术存在收敛速度慢、协议开销大等缺点。特别地，当网络规模增大时，动态路由协议的开销将成为限制网络规模扩展的瓶颈。
在数据链网络中，预先分配的备份中继节点，不能有效应对节点位置和网络拓扑的动态变化，存在两个缺点：一方面，网络覆盖区域和节点位置动态变化条件下，预先分配的备份中继节点可能移动至网络边缘，导致预分配备份中继不适合担任中继角色；另一方面，在网络对抗条件下，预先分配的备份中继节点有可能失效，导致备份中继角色不能及时上任，导致网络拓扑出现空洞。
发明内容
为应对节点移动、网络对抗条件下，预分配备份中继节点无法适应网络拓扑动态变化的问题，本发明基于“最小等效网络距离”原则，优选最佳位置节点作为备份中继，并采用分布式优化算法，执行对等网络中的中继角色动态优选，优选出备份中继节点，进行主中继失效条件下的角色变更，从而维护分布式对等网络的连续、广域覆盖。
为了实现上述目的，本发明的一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法，包括以下步骤：
S1、各节点接收相邻节点周期性发送的网络感知信息；根据接收到的网络感知信息，判断原辅助同步优选节点是否有效；当原辅助同步优选节点有效时，维持原辅助同步优选节点不变，当原辅助同步优选节点无效时，则执行以下步骤；
S2、根据接收到的网络感知信息，更新各节点的相邻节点信息表；
S3、各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，得出网络距离，根据网络距离选出最佳位置估计的节点，并将最佳位置估计的节点作为备份中继节点，判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值，若是，则将备份中继节点作为当前辅助同步优选节点；否则，维持原辅助同步优选节点不变；
S4、判断网络感知信息更新周期内，分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛，若未达到一致性收敛，则维持原辅助同步优选节点不变；若达到一致性收敛，将当前辅助同步优选节点设定为全局最优的备选中继节点；
S5、将原辅助同步优选节点变更为全局最优的备选中继节点。
进一步优选的，在S1之前还包括S0，获取源节点发送的网络信号，对获取的网络信号按照信号类型进行分组，所述信号类型包括网络感知信息、数据信息。
进一步优选的，所述网络感知信息包含的信息字段至少包括节点位置、链路质量、网络距离、时间质量、辅助同步节点。
进一步优选的，在S3中，所述网络距离为等效网络距离，设定网络中包含N个节点， 节点1、节点2……节点n，其中，
Figure 341077DEST_PATH_IMAGE001
；定义与节点n相邻的节点为邻节点，与节点n相 邻的邻节点总数为M，M≤N-1，邻节点1、邻节点2……邻节点i，其中，
Figure 149633DEST_PATH_IMAGE002
；
所述等效网络距离为节点n与邻节点i地理距离的调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure 268505DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 187920DEST_PATH_IMAGE004
为节点n与邻节点i的地理距离，
Figure 85468DEST_PATH_IMAGE005
为节点n等效网络距离。
进一步优选的，在S3中，所述网络距离为加权网络距离，设定网络中包含N个节点， 节点1、节点2……节点n，其中，
Figure 330505DEST_PATH_IMAGE001
；定义与节点n相邻的节点为邻节点，与节点n相 邻的邻节点总数为M，M≤N-1，邻节点1、邻节点2……邻节点i，其中，
Figure 703718DEST_PATH_IMAGE002
；
所述加权网络距离为节点n与邻节点i地理距离的加权调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure 567768DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 945922DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与邻节点i的地理距离，
Figure 502806DEST_PATH_IMAGE008
为节点n与邻节点i的链路质量，
Figure 363314DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的加权网络距离。
进一步优选的，在S3中，各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，得出网络距离，根据网络距离选出最佳位置估计的节点，包括以下步骤：
各节点根据相邻节点信息表计算网络距离；
筛选得出的网络距离中的最小值，记为最小网络距离；
将最小网络距离与原辅助同步优选节点的距离度量指标比较，若最小网络距离小于原辅助同步优选节点的距离度量指标，则更新原辅助同步优选节点的距离度量指标为所述最小网络距离，将所述最小网络距离对应的节点选为最佳位置估计的节点。
进一步优选的，在S4中，判断分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛时，按照如下公式计算收敛时长：
Figure 624531DEST_PATH_IMAGE010
其中：timeoutd为收敛时长，从第1次收到被选时刻开始计时，Max_hop为网络最大跳数；T_period为网络感知信息的更新周期；
在收敛时长内，分布式优化算法选出的当前辅助同步优选节点保持不变，认为分布式优化计算的结果达到一致性收敛。
本发明还提供一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策系统，包括网络感知模块、辅助同步决策模块、辅助同步角色变更模块；
所述网络感知模块用于接收相邻节点周期性发送的网络感知信息；
所述辅助同步决策模块用于根据接收到的网络感知信息判断原辅助同步优选节点是否有效；根据接收到的网络感知信息，更新相邻节点信息表，各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，得出网络距离，根据网络距离选出最佳位置估计的节点，并将最佳位置估计的节点作为备份中继节点，判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值，若是，则将备份中继节点作为当前辅助同步优选节点；否则，维持原辅助同步优选节点不变；判断网络感知信息更新周期内，分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛，若未达到一致性收敛，则维持原辅助同步优选节点不变；若达到一致性收敛，将当前辅助同步优选节点设定为全局最优的备选中继节点；
所述辅助同步角色变更模块，用于当原辅助同步优选节点有效时，维持原辅助同步优选节点不变；当原辅助同步优选节点无效时，将原辅助同步优选节点变更为全局最优的备选中继节点。
进一步优选的，还包括无线收发模块，所述无线收发模块用于获取源节点发送的网络信号，对获取的网络信号按照信号类型进行分组，所述信号类型包括网络感知信息、数据信息。
进一步优选的，所述网络感知模块还包括用于对所述网络感知信息，按照如下信息字段进行填充，所述信息字段至少包括节点位置、链路质量、网络距离、时间质量、辅助同步节点。
本申请公开的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法与系统，相比于现有技术，至少具有以下优点：
1.本发明提供的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法与系统，利用最小网络距离筛选出最佳位置节点作为备份中继，对备份中继采用时间质量再次进行辅助同步节点的动态优选，进行主中继失效条件下的角色变更，从而维护分布式对等网络的连续、广域覆盖。
2.本发明提供的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法与系统，采用分布式优化算法，进行辅助同步节点的动态优选，通过网络感知和信令交互实现全局优选算法的一致性收敛，使得辅助同步动态优选算法具备对等网络适应性和多跳扩展特性。
3.本发明提供的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法与系统，在计算网络距离时，采用最小等效网络距离优化准则，基于邻节点地理距离的调和均值定义各节点的优化覆盖准则，表征优选节点距离各节点的相对距离最小，具有最佳的局部网络覆盖，且时间质量大于门限要求，适合担任辅助同步角色。
4.本发明提供的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法与系统，在计算网络距离时，采用最小权值网络距离优化准则的加权网络距离，加权网络距离融合了链路质量(LQI)作为加权系数，具有更为稳定的网络覆盖。
附图说明
图1为本发明的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法的流程图。
图2为本发明的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策系统的结构图。
图3为本发明一个具体的实施例中网络感知信息的帧结构示意图。
图4为本发明一个具体的实施例的流程图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一方面实施例提供的一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法，包括以下步骤：
S1、各节点接收相邻节点周期性发送的网络感知信息；根据接收到的网络感知信息，判断原辅助同步优选节点是否有效；当原辅助同步优选节点有效时，维持原辅助同步优选节点不变，当原辅助同步优选节点无效时，则执行步骤S2；需要说明的是，本方法在实施之前，还包括常规步骤S0、获取源节点发送的网络信号；不同的是，在获取到源节点的网络信号后还包括对获取的网络信号按照信号类型进行分组，所述信号类型包括网络感知信息、数据信息。
进一步，网络感知信息按照如图3所示的帧结构示意图。网络感知信息包含的信息字段至少包括节点位置、链路质量、网络距离、时间质量、辅助同步节点。具体的在该帧结构中，设置了分组类型字段，通过查看分组类型字段的代码标识，识别收到的信息是否为网络感知信息；设置源节点标识字段标识源节点编号，以及设置源节点位置（3维坐标）字段来标识节点n的位置；设置辅助同步选择字段，来标识节点n的当前辅助同步选择节点；设置了邻节点信息字段作为邻居信息表。例如：邻节点1、邻节点1链路质量、邻节点1时间质量、邻节点2、邻节点2链路质量、邻节点2时间质量……邻节点M-1、邻节点M-1链路质量、邻节点M-1时间质量、邻节点M、邻节点M链路质量、邻节点M时间质量等来标识节点n的的邻节点信息。设置等效网络距离字段，来标识节点n的等效网络距离。
其中，节点位置用于根据节点n和i之间的地理距离，计算等效网络距离（
Figure 496672DEST_PATH_IMAGE005
） 调和均值；链路质量(
Figure 83511DEST_PATH_IMAGE008
)用于计算加权网络距离(
Figure 398693DEST_PATH_IMAGE009
)调和均值的权值；辅助同步节 点选择用于标识当前局部最优备份中继节点；网络距离用于标识当前局部最优辅助同步节 点的最小网络距离；时间质量用于标识当前局部最优辅助同步节点的时间质量。
需要说明的是，在判断原辅助同步优选节点是否有效时，通过网络感知超时的时长来判定，若连续多个周期都未收到原辅助同步的网络感知消息，或辅助同步节点的时间质量低于设定的时间质量阈值时，则判定原辅助同步节点失效。
S2、根据接收到的网络感知信息，更新各节点的相邻节点信息表；
S3、各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，得出网络距离，根据网络距离选出最佳位置估计的节点，并将最佳位置估计的节点作为备份中继节点，判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值，若是，则将备份中继节点作为当前辅助同步优选节点；否则，维持原辅助同步优选节点不变。
在本发明的一个实施例中S3在实施时，所述网络距离为等效网络距离，设定网络 中包含N个节点，即节点1、节点2……节点n，其中，
Figure 870126DEST_PATH_IMAGE001
；定义与节点n相邻的节点为 邻节点，则与节点n相邻的邻节点总数为M，M≤N-1，即邻节点1、邻节点2……邻节点i，其中，
Figure 49303DEST_PATH_IMAGE002
；则
所述等效网络距离为节点n与邻节点i地理距离的调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure 541464DEST_PATH_IMAGE011
（公式1）
Figure 251931DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 887574DEST_PATH_IMAGE001
（公式2）
Figure 999887DEST_PATH_IMAGE013
（公式3）
其中，
Figure 69474DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与邻节点i的地理距离，
Figure 860712DEST_PATH_IMAGE005
为节点n的等效网络距离。
Figure 939527DEST_PATH_IMAGE014
是分布式优化算法的优化目标，
Figure 30980DEST_PATH_IMAGE015
表示求取当
Figure 5889DEST_PATH_IMAGE005
为最 小值时对应的自变量，即节点n的取值。结合约束条件也可以认为是，在所有网络节点集合 中，寻找满足最小等效网络距离且满足时间质量大于门限要求的节点n。
Subject to是判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值的约束条件，QoTn表示备份中继节点的时间质量，QoTthr为设定的时间质量阈值。
在本发明的另一个实施例中S3在实施时，所述网络距离为加权网络距离，设定网 络中包含N个节点，即节点1、节点2……节点n，其中，
Figure 815582DEST_PATH_IMAGE001
；定义与节点n相邻的节点 为邻节点，则与节点n相邻的邻节点总数为M，M≤N-1，即邻节点1、邻节点2……邻节点i，其 中，
Figure 166929DEST_PATH_IMAGE002
；则
所述加权网络距离为节点n与邻节点i地理距离的加权调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure 611423DEST_PATH_IMAGE016
（公式4）
Figure 757234DEST_PATH_IMAGE017
（公式5）
Figure 788644DEST_PATH_IMAGE018
,
Figure 943681DEST_PATH_IMAGE001
（公式6）
其中，
Figure 9726DEST_PATH_IMAGE019
为节点n与邻节点i的地理距离。
Figure 592018DEST_PATH_IMAGE020
为节点n与邻节点i的链路质量。链 路质量越好，网络加权距离越小，表征该节点的链路覆盖越好。
Figure 110724DEST_PATH_IMAGE009
节点n的加权网络距 离；为了权值评估更准确，
Figure 803873DEST_PATH_IMAGE020
采用为L阶滑动滤波器计算出的均值用于减少偶然误差的影 响，提高辅助决策算法的鲁棒性；如公式5所示，L为滤波器的阶数，用于限制测量帧的取值 范围；
Figure 865370DEST_PATH_IMAGE021
表示区间在[t-j, t]即第t-j帧与当前帧t 之间多次测得的节点n与 邻节点i的链路质量总和。
Figure 244661DEST_PATH_IMAGE022
用于对测得链路质量总和求均值。
Figure 860450DEST_PATH_IMAGE014
是本技术方案的优化目标，在所有网络节点中，寻找满足最小加权网络距 离且满足时间质量大于门限要求的节点。
S4、判断网络感知信息更新周期内，分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛，若未达到一致性收敛，则维持原辅助同步优选节点不变；若达到一致性收敛，将当前辅助同步优选节点设定为全局最优的备选中继节点。
需要说明的是，分布式优化算法依赖于信息分组的交互和多跳传播，分布式算法的一致性收敛通常采用超时时间定义算法收敛的最长时间。
按照如下公式计算收敛时长：
Figure 481924DEST_PATH_IMAGE023
（公式7）
其中：timeoutd为收敛时长，从第1次收到被选时刻开始计时，Max_hop为网络最大跳数；T_period为网络感知信息的更新周期。
在收敛时长内，分布式优化算法选出的当前辅助同步优选节点保持不变，认为分布式优化计算的结果达到一致性收敛。
S5、将原辅助同步优选节点变更为全局最优的备选中继节点。根据选出的全局最优的备选中继节点在数据链网络体系中的位置，进行辅助同步角色临机变更。在数据链网络主从同步体系下，上级同步节点通过网络感知和信令交互实现下级辅助同步节点的优选结果确认和上任通知，保证多跳网络的连续覆盖。
如图2所示，本发明还提供一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策系统，用于实施上述方法，包括网络感知模块、辅助同步决策模块、辅助同步角色变更模块；优选的，还包括无线收发模块，所述无线收发模块用于获取源节点发送的网络信号，对获取的网络信号按照信号类型进行分组，所述信号类型包括网络感知信息、数据信息，以及对分组后的信息进行双向的信号传递和网络感知信息传输。
所述网络感知模块用于对所述网络感知信息，按照如下信息字段进行填充，所述信息字段至少包括节点位置、链路质量、网络距离、时间质量、辅助同步节点。
所述辅助同步决策模块用于根据接收到的网络感知信息，判断原辅助同步优选节点是否有效；根据接收到的网络感知信息，更新相邻节点信息表，各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，得出网络距离，根据网络距离选出最佳位置估计的节点，并将最佳位置估计的节点作为备份中继节点，判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值，若是，则将备份中继节点作为当前辅助同步优选节点；否则，维持原辅助同步优选节点不变；判断网络感知信息更新周期内，分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛，若未达到一致性收敛，则维持原辅助同步优选节点不变；若达到一致性收敛，将当前辅助同步优选节点设定为全局最优的备选中继节点；
所述辅助同步角色变更模块，用于当原辅助同步优选节点有效时，维持原辅助同步优选节点不变；当原辅助同步优选节点无效时，将原辅助同步优选节点变更为全局最优的备选中继节点。根据全局最优的备选中继节点在数据链网络主从同步体系下，上级同步节点通过网络感知和信令交互实现下级辅助同步节点的优选结果确认和上任通知，保证多跳网络的连续覆盖。
如图4所示，在本发明还可以采用以下方式进行实施：
步骤1、任一节点接收与所述任一节点相邻的邻节点周期性发送的网络感知信息，同步执行判断原辅助同步优选节点是否有效的步骤以及获取全局最优的备选中继节点的步骤；
其中，所述获取全局最优的备选中继节点的步骤包括：
步骤101、根据接收到的网络感知信息，更新所述任一节点的邻节点信息表；
步骤102、根据所述邻节点信息表进行分布式优化计算，得出网络距离，根据网络距离选出最佳位置估计的节点，并将最佳位置估计的节点作为备份中继节点，判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值，若是，则将备份中继节点作为当前辅助同步优选节点；否则，维持原辅助同步优选节点不变；
步骤103、判断网络感知信息更新周期内，分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛，若未达到一致性收敛，则维持原辅助同步优选节点不变；若达到一致性收敛，将当前辅助同步优选节点设定为全局最优的备选中继节点；
其中，所述判断原辅助同步优选节点是否有效的步骤包括：
步骤201、根据接收到的所述网络感知信息，判断原辅助同步优选节点是否有效；
判断原辅助同步优选节点是否有效时，包括各节点检测原辅助同步节点，判断原辅助同步节点是否失去连接或时间质量小于门限即预设的时间质量阈值，对失去连接次数进行计数，当失去连接累加计数达到或超过设定的次数阈值时，判定为失去连接超时，则原辅助同步优选节点无效。
步骤2、当原辅助同步优选节点有效时，维持原辅助同步优选节点不变；当原辅助同步优选节点无效时，将原辅助同步优选节点变更为全局最优的备选中继节点。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、各节点接收相邻节点周期性发送的网络感知信息；根据接收到的网络感知信息，判断原辅助同步优选节点是否有效；当原辅助同步优选节点有效时，维持原辅助同步优选节点不变，当原辅助同步优选节点无效时，则执行以下步骤；
S2、根据接收到的网络感知信息，更新各节点的相邻节点信息表；
S3、各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，得出等效网络距离或加权网络 距离，根据等效网络距离或加权网络距离选出最佳位置估计的节点，并将最佳位置估计的 节点作为备份中继节点，判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值，若 是，则将备份中继节点作为当前辅助同步优选节点；否则，维持原辅助同步优选节点不变； 计算等效网络距离或加权网络距离时，设定网络中包含N个节点，节点1、节点2……节点n，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；N为节点总数；定义与节点n相邻的节点为邻节点，与节点n相邻的邻节点总数 为M，M≤N-1，邻节点1、邻节点2……邻节点i，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
所述等效网络距离为节点n与邻节点i地理距离的调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为节点n与邻节点i的地理距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为节点n的等效网络距离；
所述加权网络距离为节点n与邻节点i地理距离的加权调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的加权网络距离，
Figure 398846DEST_PATH_IMAGE005
为节点n与邻节点i的地理距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为节 点n与邻节点i的链路质量；
S4、判断网络感知信息更新周期内，分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛，若未达到一致性收敛，则维持原辅助同步优选节点不变；若达到一致性收敛，将当前辅助同步优选节点设定为全局最优的备选中继节点；
S5、将原辅助同步优选节点变更为全局最优的备选中继节点。
2.根据权利要求1所述的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法，其特征在于，在S1之前还包括S0，获取源节点发送的网络信号，对获取的网络信号按照信号类型进行分组，所述信号类型包括网络感知信息、数据信息。
3.根据权利要求2所述的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法，其特征在于，所述网络感知信息包含的信息字段至少包括节点位置、链路质量、网络距离、时间质量、辅助同步节点。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法，其特征在于，在S3中，各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，得出网络距离，根据网络距离选出最佳位置估计的节点，包括以下步骤：
各节点根据相邻节点信息表计算网络距离；
筛选得出的网络距离中的最小值，记为最小网络距离；
将所述最小网络距离与原辅助同步优选节点的距离度量指标比较，当最小网络距离小于原辅助同步优选节点的距离度量指标时，更新原辅助同步优选节点的距离度量指标为所述最小网络距离，将所述最小网络距离对应的节点选为最佳位置估计的节点。
5.根据权利要求2-3中任一项所述的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策方法，其特征在于，在S4中，判断分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛时，按照如下公式计算收敛时长：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中：timeoutd为收敛时长，从第1次收到被选时刻开始计时，Max_hop为网络最大跳数；T_period为网络感知信息的更新周期；
在收敛时长内，分布式优化算法选出的当前辅助同步优选节点保持不变，认为分布式优化计算的结果达到一致性收敛。
6.一种基于最佳位置估计的备份中继辅助决策系统，其特征在于，包括网络感知模块、辅助同步决策模块、辅助同步角色变更模块；
所述网络感知模块用于接收相邻节点周期性发送的网络感知信息；
所述辅助同步决策模块用于根据接收到的网络感知信息判断原辅助同步优选节点是否有效；根据接收到的网络感知信息，更新相邻节点信息表，各节点根据相邻节点信息表进行分布式优化计算，计算等效网络距离或加权网络距离，根据等效网络距离或加权网络距离选出最佳位置估计的节点，并将最佳位置估计的节点作为备份中继节点，判断备份中继节点的时间质量是否大于设定的时间质量阈值，若是，则将备份中继节点作为当前辅助同步优选节点；否则，维持原辅助同步优选节点不变；判断网络感知信息更新周期内，分布式优化计算的结果是否达到一致性收敛，若未达到一致性收敛，则维持原辅助同步优选节点不变；若达到一致性收敛，将当前辅助同步优选节点设定为全局最优的备选中继节点；
计算等效网络距离或加权网络距离时，设定网络中包含N个节点，节点1、节点2……节 点n，
Figure 50407DEST_PATH_IMAGE001
；N为节点总数；定义与节点n相邻的节点为邻节点，与节点n相邻的邻节点 总数为M，M≤N-1，邻节点1、邻节点2……邻节点i，其中，
Figure 236669DEST_PATH_IMAGE002
；
所述等效网络距离为节点n与邻节点i地理距离的调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure 163037DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 383933DEST_PATH_IMAGE005
为节点n与邻节点i的地理距离，
Figure 737554DEST_PATH_IMAGE006
为节点n的等效网络距离；
所述加权网络距离为节点n与邻节点i地理距离的加权调和均值，采用如下公式进行计算：
Figure 739008DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 842968DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的加权网络距离，
Figure 43006DEST_PATH_IMAGE005
为节点n与邻节点i的地理距离，
Figure 442894DEST_PATH_IMAGE010
为节 点n与邻节点i的链路质量；
所述辅助同步角色变更模块，用于当原辅助同步优选节点有效时，维持原辅助同步优选节点不变；当原辅助同步优选节点无效时，将原辅助同步优选节点变更为全局最优的备选中继节点。
7.根据权利要求6所述的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策系统，其特征在于，还包括无线收发模块，所述无线收发模块用于获取源节点发送的网络信号，对获取的网络信号按照信号类型进行分组，所述信号类型包括网络感知信息、数据信息。
8.根据权利要求7所述的基于最佳位置估计的备份中继辅助决策系统，其特征在于，所述网络感知模块还包括用于对所述网络感知信息，按照如下信息字段进行填充，所述信息字段至少包括节点位置、链路质量、网络距离、时间质量、辅助同步节点。
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