CN114513796A - 一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，包括设置不依赖电力与通信基础设施的信号节点位置，基于信号节点的结构，判断当有新的信号节点加入时所处该组网的层级位置以及获取该节点包含的相关信息，相关信息包括新节点对应的路由表信息和新节点对应兄弟节点、子节点的路由表信息；基于各节点的路由表信息，当一个节点需要向目标节点发送数据时，设该节点为起始节点，检索该起始节点的路由表并进行分析直至路由到目标节点的位置；目标节点接收数据信息并更新；当目标节点未收到初始节点发送的数据信息时，进行二次尝试，并将异常的节点向根节点进行反馈记录。

Description

一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法

技术领域

本发明涉及物联网组网技术领域，具体为一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法。

背景技术

目前，施工在建工程、地下空间等情境下，往往缺少良好的电力与通信基础设施，给使用物联网技术的信息化设备使用带来了障碍，而且相比于现有的mesh组网技术，在mesh组网的物联网通信中，节点之间的信号通信次数较为繁杂，通信距离较为冗长；且当一个节点的接收端接收来自多个发送端节点的数据时产生，无法具体的判断数据此时的情况以及如何调控该现象的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，包括以下过程：

设置不依赖电力与通信基础设施的信号节点位置为(a_n.b_m)，a_n表示第n层级的信号，b_m表示第n层级的信号下的第m个信号节点；且在地面设施可以接入互联网或控制中心的区域设置物联网信号节点位置为(a₀.b₀)，并将此节点设置为根节点；设置任意与根节点(a₀.b₀)直接通信的节点为第一层子节点(a₁.b_m)；设置任意无法与根节点通信但可以直接与第一层任意子节点通信的节点为第二层子节点(a₂.b_m)；以此类推，设置任意无法与第k-1层子节点通信但可以直接与第k层任意子节点通信的节点为第k+1层子节点(a_k.b_m)，n＝{1，2，...k}，m为任意大于0的整数；

基于信号节点的结构，判断当有新的信号节点加入时所处该组网的层级位置以及获取该节点包含的相关信息，相关信息包括新节点对应的路由表信息和新节点对应兄弟节点、子节点的路由表信息；

基于各节点的路由表信息，当一个节点需要向目标节点发送数据时，设该节点为起始节点，检索该起始节点的路由表并进行分析直至路由到目标节点的位置；目标节点接收数据信息并更新；

当目标节点未收到初始节点发送的数据信息时，进行二次尝试，并将异常的节点向根节点进行反馈记录。

进一步的，判断当有新的信号节点加入时所处该组网的层级位置包括以下具体过程：

当新的节点加入组网时，新节点广播加入的声明，接收回复并记录可用节点与信号强度，可用节点为所有可以接收到无线声明信号的节点，并标记这些节点规划为可用节点集合A；

判断新加入节点的自身层次，提取集合A中各信号节点位置a_n以，将信号节点的位置a_n按照由小到大的顺序排列，设置新节点的节点位置为(a_n′.b_m′)；判断新节点的位置a_n′与集合A中节点位置a_n的关联度，计算位置关联度y＝数值a_n/数值a_n′，当y＝0时，输出该新加入的节点的位置关联度与根节点相关，且该新加入的节点最上层为根节点，此时新节点a_n′的数值为根节点a₀的数值加1；当y≠0时，输出该新加入的节点的位置关联度与根节点无关，且该新加入的节点的父节点为信号节点的位置a_n按照由小到大的顺序排列中的第一位的节点，此时新节点a_n′的数值为顺序排列中第一位节点a_n的数值加1；

判断该新加入节点的a_n′与集合A中a_n是否存在相同的数值，若不存在，记录该新加入节点的b_m′＝1；若存在相同的数值a_n，记录该相同数值a_n对应集合A中b_m的具体数值，且获取对应集合A中b_m的最大值记为

则输出该新加入的节点b_m′的数值为

基于上述过程，输出该新加入的节点的层级位置。

计算关联度是分析当新的节点加入时，该节点的上层节点是否包含根节点，若包含根节点则分子为0，可以直接说明该新加入的节点位置位于第二层级，即根节点的子节点；在不包含根节点的情况下，新加入节点的父节点即为数值最小的节点，且集合A中为新加入节点可以直接连通的节点，说明集合A中的节点包括父节点、子节点和兄弟节点，由父节点和子节点可以判断此时的a_n的取值，这样使得每个节点的位置关系简单明了。

例如：以？节点为例，将会收到4条回复，分别来自0、1.2、2.1、2.2，那么其中最上层是0，那么？就处于1层，是0的子节点，是1.2的兄弟节点，是2.1、2.2的父节点，可称之为1.3，获取子节点路由表就是需要知道：通过子节点2.2，可以连接到3.1；通过子节点2.1，可以连接到3.2；然后再将自身可以连接到2.1、2.2、3.1、3.2、1.2的情况报告给0，让0知道新节点的路由信息，即更新父节点路由表。

进一步的，获取新加入节点的相关信息包括：

接收新加入节点的层级位置信息，获取该新加入节点的子节点的位置信息以及该子节点的子节点的位置信息，构成路由表一，路由表一中节点的位置是逐层递增的；再将该新加入节点与可以通信的集合A以及路由表一的数据信息汇报给根节点，此时根节点接收新加入节点的路由表信息以完成路由表的更新。

进一步的，检索起始节点的路由表并进行分析直至路由到目标节点的位置包括以下过程：

获取起始节点和目标节点的位置信息以及起始节点的路由表信息，再获取起始节点路由表中包含的所有节点的位置信息和路由表；

当起始节点给目标节点发送数据信息时，表明该起始节点的路由表中不包含目标节点，不能直接根据自身的路由表直接传输信息。

根据路由表的优先权级依次对起始节点到目标节点中所有的可能节点进行路由；

在路由过程中，节点的接收端对发送端发送的数据进行监测响应处理，对存在产生数据接收混乱的情况进行对应的预警和调控；数据接收混乱包括数据拥堵、数据延缓。

在目标节点接收端接收到数据信息时，确定数据遍历的路由历程和确认数据传输的准确性。

进一步的，路由表的优先权级的设定包括以下具体过程：

获取起始节点的路由表信息，判断起始节点与目标节点在路由过程中的同一层级的过程节点是否唯一；当同一层级的过程节点唯一时，从起始节点开始，向上或者向下路由到下一节点，设该节点为过程节点一，过程节点一判断路由表中是否包含目标节点，当该过程节点一中不包含目标节点时，继续向上或者向下路由到过程节点二，判断过程节点二是否包含目标节点，不包含继续路由和判断直至路由到目标节点；在路由方向未发生改变的路由过程中，路由表的优先权级根据是否包含目标节点而定，即节点的优先级为：路由表中包含目标节点的过程节点>路由表中不包含目标节点的过程节点；

在节点路由过程中，同层节点只有一个时，我们的目的就只有找出目标节点，故优先级的设定只有是否包含目标节点一个考虑因素；

当同一层级的过程节点不唯一时，获取起始节点的路由表信息，当同一层级过程节点不唯一且路由表中均包含目标节点时；设置该同一层级的过程节点为兄弟过程节点g，g表示第g个兄弟过程节点且g为正整数；获取从起始节点分别到兄弟过程节点g所经过的节点总个数为r_g以及总节点距离p_g，r_g表示起始节点到第g个兄弟过程节点所包含的节点总个数，p_g表示起始节点到第g个兄弟过程节点遍历的总距离；计算节点传递平均路程l_g＝p_g/(r_g-1)，将计算获得的节点传递平均路程l_g按照由小到大的排序，输出传递的优先权级与该排序相同，即从序列的第一位开始。

同一层级的节点不唯一时，会存在多种路径到目标节点，分析同一层级的兄弟节点平均路程，r_g-1表明节点间传递的路径个数，将路径个数除以总距离可以得到不同兄弟节点传递时的平均路径，路径越短说明找到目标节点速度可能就越快。

例如：当节点3.2向节点3.1发送数据时，有1.2和1.3兄弟节点，从节点3.2到节点1.3的遍历总距离为10，从节点3.2到节点1.2的遍历总距离为15，节点总个数为3，则节点1.2的传递平均路程为15/(3-1)＝7.5，节点1.3的传递平均路程为10/(3-1)＝5，此时节点1.2的平均路径最小，故此时节点的优先权级为：节点1.3＞节点1.2；故完整过程为：由节点3.2向上路由到节点2.1，节点2.1的路由表中不包含目标节点3.1，经过优先权级判断选择后，继续向上路由到节点1.3，节点1.3的路由表中存在目标节点，故由节点1.3向下路由至节点2.2，节点2.2再向下路由至节点3.1，完成从起始节点到目标节点的路由。

进一步的，数据接收混乱的判断包括以下过程：

获取每个节点在接收端接收到数据的时刻，计算该组网中所有相邻两传输节点传输数据的时间间隔的平均值u_o和该组网中所有的传输路径的个数v_o，提取该组网中接收端接收不同发送端的数量大于等于二的节点个数为y以及该组网中的所有节点的个数w；

计算多源节点接收时限δ＝(y/w)/(u_o·v_o)，将该多源节点接收时限δ与相邻两节点之间传输数据的时间间隔的平均值u_o进行比较；当多源节点接收时限δ小于平均值u_o时，输出该节点产生数据接收拥堵并对传输数据进行拥堵标记以示预警；当多源节点接收时限δ等于平均值u_o时，输出该节点正常传输数据；当多源节点接收时限δ大于平均值u_o时，输出该节点产生数据接收延缓并对传输数据进行延缓标记以示预警。

表示在接收多个发送源的基础下，接收端接收的时间限度，以及u_o·v_o表示该组网中不考虑独自节点接收端的总的平均接收时间，y/w表示在组网中具有多个发送源的接收节点占组网总节点的个数，因为在多种发送源的情况下才会产生接收端对于多种数据接收拥堵的情况；利用此方法可以计算出在面对多源节点的路径中的接受时限。

例如：相邻两传输节点传输数据的时间间隔的平均值u_o＝0.11，该组网中所有的传输路径的个数v_o＝12，接收端接收不同发送端的数量大于等于二的节点个数为y＝2，该组网中的所有节点的个数w＝10；多源节点接收时限δ＝(y/w)/(u_o·v_o)＝(2/10)/(0.11×12)＝0.15；此时0.15＞0.11，表明该节点产生数据接收延缓。

进一步的，对存在产生数据接收混乱的情况进行对应的调控包括以下过程：

对于产生拥堵的节点，按照时间先后顺序将拥堵节点接收的数据进行排序，并分别记录发送节点与接收节点间的输送距离e，计算拥堵数据的传输效率ρ＝输送距离e/数据拥堵时的接收时限δ；将所有的拥堵数据的传输效率进行由大到小的排序，该组网按照该顺序依次对拥堵的数据进行下一节点的传输；

在数据拥堵的情况下，接收端在接收数据时会有先后之分，将数据传输时拥堵的传输效率进行分析，可以得到不同数据之前的效率差别，将效率高的数据进行优先传输可以提高数据传输的效率。

对于产生迟缓的节点，提取该产生迟缓节点路径的上一路径作为对比路径，即产生迟缓节点路径的发送端节点为接收端节点，产生迟缓节点路径的发送端节点的上一节点为对比路径的发送端节点；提取该对比路径内的传输时限δ’，若δ′∈[u_o，系统预设误差]，输出该节点迟缓的位置为当前路径的节点并发送迟缓信号给根节点；若δ′∈[系统预设误差，δ]，继续与上一节点的对比路径比较直至上一对比路径的传输时限∈[u_o，系统预设误差]为止，输出该节点迟缓的位置为对比路径的节点并发送迟缓信号给根节点。

因为在延缓的传输过程中，先传输的时间大小会小于后传输的时间大小，延缓会随着时间顺序愈演愈烈，故在数据上的体现为传输时限在随着对上一对比路径的时限分析中越来越大才会满足迟缓的特点；在每次分析中直至发现有时限区别的两个路径以确定最终产生迟缓的节点。

进一步的，在目标节点接收端接收到数据信息时，确认数据传输的准确性包括以下过程：

获取目标节点接收端收到数据的路由过程，查看该路由过程是否满足路由表的优先权级顺序，若路由过程不满足节点间判断的优先权级顺序，将重新返回产生权级错误的节点进行路由再次回归目标节点；

若路由过程满足节点间判断的优先权级顺序，判断该路由过程中是否存在迟缓标记或拥堵标记，若数据中存在迟缓标记或拥堵标记，对产生迟缓或拥堵的节点路径进行相似度分析，判断多源节点发送的数据中相似度最高的数据信息的路由轨迹与该目标节点接收数据的轨迹是否相同；若相同输出该目标节点接收数据为正确的，若不相同，输出该目标节点接受的数据为错误的。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明相比于现有的mesh组网技术，使节点之间的通信较为简单，按照预先设定好的层级以及不同的优先级权按序进行通信传输，通过计算可以选择高效率的传输路程；与此同时本发明会预警发生一个节点的接收端收到来自多个发送端节点的数据的情况，并在此情况下对拥堵或迟缓的节点数据进行调控处理；并在最后目标节点接收到数据时，首先依据路由的路程进行初判，再根据是否产生数据混乱情况，对进行标记的数据进行定位并结合传输时限确定数据是否异常，本发明将复杂的数据传输有条理化，提高了传输效率，并实时监控传输过程发生的异常情况以随时调控预警。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法的新节点加入示意图；

图2是本发明一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法的目标节点接收数据路由图；

图3是本发明一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法的目标节点接收数据流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，本发明提供技术方案：一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，包括以下过程：

设置不依赖电力与通信基础设施的信号节点位置为(a_n.b_m)，a_n表示第n层级的信号，b_m表示第n层级的信号下的第m个信号节点；且在地面设施可以接入互联网或控制中心的区域设置物联网信号节点位置为(a₀.b₀)，并将此节点设置为根节点；设置任意与根节点(a₀.b₀)直接通信的节点为第一层子节点(a₁.b_m)；设置任意无法与根节点通信但可以直接与第一层任意子节点通信的节点为第二层子节点(a₂.b_m)；以此类推，设置任意无法与第k-1层子节点通信但可以直接与第k层任意子节点通信的节点为第k+1层子节点(a_k.b_m)，n＝{1，2，...k}，m为任意大于0的整数；

基于信号节点的结构，判断当有新的信号节点加入时所处该组网的层级位置以及获取该节点包含的相关信息，相关信息包括新节点对应的路由表信息和新节点对应兄弟节点、子节点的路由表信息；

基于各节点的路由表信息，当一个节点需要向目标节点发送数据时，设该节点为起始节点，检索该起始节点的路由表并进行分析直至路由到目标节点的位置；目标节点接收数据信息并更新；

当目标节点未收到初始节点发送的数据信息时，进行二次尝试，并将异常的节点向根节点进行反馈记录。

判断当有新的信号节点加入时所处该组网的层级位置包括以下具体过程：

当新的节点加入组网时，新节点广播加入的声明，接收回复并记录可用节点与信号强度，可用节点为所有可以接收到无线声明信号的节点，并标记这些节点规划为可用节点集合A；

判断新加入节点的自身层次，提取集合A中各信号节点位置a_n以，将信号节点的位置a_n按照由小到大的顺序排列，设置新节点的节点位置为(a_n′.b_m′)；判断新节点的位置a_n′与集合A中节点位置a_n的关联度，计算位置关联度y＝数值a_n/数值a_n′，当y＝0时，输出该新加入的节点的位置关联度与根节点相关，且该新加入的节点最上层为根节点，此时新节点a_n′的数值为根节点a₀的数值加1；当y≠0时，输出该新加入的节点的位置关联度与根节点无关，且该新加入的节点的父节点为信号节点的位置a_n按照由小到大的顺序排列中的第一位的节点，此时新节点a_n′的数值为顺序排列中第一位节点a_n的数值加1；

判断该新加入节点的a_n′与集合A中a_n是否存在相同的数值，若不存在，记录该新加入节点的b_m′＝1；若存在相同的数值a_n，记录该相同数值a_n对应集合A中b_m的具体数值，且获取对应集合A中b_m的最大值记为

则输出该新加入的节点b_m′的数值为

基于上述过程，输出该新加入的节点的层级位置。

计算关联度是分析当新的节点加入时，该节点的上层节点是否包含根节点，若包含根节点则分子为0，可以直接说明该新加入的节点位置位于第二层级，即根节点的子节点；在不包含根节点的情况下，新加入节点的父节点即为数值最小的节点，且集合A中为新加入节点可以直接连通的节点，说明集合A中的节点包括父节点、子节点和兄弟节点，由父节点和子节点可以判断此时的a_n的取值，这样使得每个节点的位置关系简单明了。

例如：以？节点为例，将会收到4条回复，分别来自0、1.2、2.1、2.2，那么其中最上层是0，那么？就处于1层，是0的子节点，是1.2的兄弟节点，是2.1、2.2的父节点，可称之为1.3，获取子节点路由表就是需要知道：通过子节点2.2，可以连接到3.1；通过子节点2.1，可以连接到3.2；然后再将自身可以连接到2.1、2.2、3.1、3.2、1.2的情况报告给0，让0知道新节点的路由信息，即更新父节点路由表。

获取新加入节点的相关信息包括：

接收新加入节点的层级位置信息，获取该新加入节点的子节点的位置信息以及该子节点的子节点的位置信息，构成路由表一，路由表一中节点的位置是逐层递增的；再将该新加入节点与可以通信的集合A以及路由表一的数据信息汇报给根节点，此时根节点接收新加入节点的路由表信息以完成路由表的更新。

检索起始节点的路由表并进行分析直至路由到目标节点的位置包括以下过程：

获取起始节点和目标节点的位置信息以及起始节点的路由表信息，再获取起始节点路由表中包含的所有节点的位置信息和路由表；

当起始节点给目标节点发送数据信息时，表明该起始节点的路由表中不包含目标节点，不能直接根据自身的路由表直接传输信息。

根据路由表的优先权级依次对起始节点到目标节点中所有的可能节点进行路由；

在路由过程中，节点的接收端对发送端发送的数据进行监测响应处理，对存在产生数据接收混乱的情况进行对应的预警和调控；数据接收混乱包括数据拥堵、数据延缓。

在目标节点接收端接收到数据信息时，确定数据遍历的路由历程和确认数据传输的准确性。

路由表的优先权级的设定包括以下具体过程：

获取起始节点的路由表信息，判断起始节点与目标节点在路由过程中的同一层级的过程节点是否唯一；当同一层级的过程节点唯一时，从起始节点开始，向上或者向下路由到下一节点，设该节点为过程节点一，过程节点一判断路由表中是否包含目标节点，当该过程节点一中不包含目标节点时，继续向上或者向下路由到过程节点二，判断过程节点二是否包含目标节点，不包含继续路由和判断直至路由到目标节点；在路由方向未发生改变的路由过程中，路由表的优先权级根据是否包含目标节点而定，即节点的优先级为：路由表中包含目标节点的过程节点>路由表中不包含目标节点的过程节点；

在节点路由过程中，同层节点只有一个时，我们的目的就只有找出目标节点，故优先级的设定只有是否包含目标节点一个考虑因素；

当同一层级的过程节点不唯一时，获取起始节点的路由表信息，当同一层级过程节点不唯一且路由表中均包含目标节点时；设置该同一层级的过程节点为兄弟过程节点g，g表示第g个兄弟过程节点且g为正整数；获取从起始节点分别到兄弟过程节点g所经过的节点总个数为r_g以及总节点距离p_g，r_g表示起始节点到第g个兄弟过程节点所包含的节点总个数，p_g表示起始节点到第g个兄弟过程节点遍历的总距离；计算节点传递平均路程l_g＝p_g/(r_g-1)，将计算获得的节点传递平均路程l_g按照由小到大的排序，输出传递的优先权级与该排序相同，即从序列的第一位开始。

同一层级的节点不唯一时，会存在多种路径到目标节点，分析同一层级的兄弟节点平均路程，r_g-1表明节点间传递的路径个数，将路径个数除以总距离可以得到不同兄弟节点传递时的平均路径，路径越短说明找到目标节点速度可能就越快。

例如：当节点3.2向节点3.1发送数据时，有1.2和1.3兄弟节点，从节点3.2到节点1.3的遍历总距离为10，从节点3.2到节点1.2的遍历总距离为15，节点总个数为3，则节点1.2的传递平均路程为15/(3-1)＝7.5，节点1.3的传递平均路程为10/(3-1)＝5，此时节点1.2的平均路径最小，故此时节点的优先权级为：节点1.3>节点1.2；故完整过程为：由节点3.2向上路由到节点2.1，节点2.1的路由表中不包含目标节点3.1，经过优先权级判断选择后，继续向上路由到节点1.3，节点1.3的路由表中存在目标节点，故由节点1.3向下路由至节点2.2，节点2.2再向下路由至节点3.1，完成从起始节点到目标节点的路由。

数据接收混乱的判断包括以下过程：

获取每个节点在接收端接收到数据的时刻，计算该组网中所有相邻两传输节点传输数据的时间间隔的平均值u_o和该组网中所有的传输路径的个数v_o，提取该组网中接收端接收不同发送端的数量大于等于二的节点个数为y以及该组网中的所有节点的个数w；

计算多源节点接收时限δ＝(y/w)/(u_o·v_o)，将该多源节点接收时限δ与相邻两节点之间传输数据的时间间隔的平均值u_o进行比较；当多源节点接收时限δ小于平均值u_o时，输出该节点产生数据接收拥堵并对传输数据进行拥堵标记以示预警；当多源节点接收时限δ等于平均值u_o时，输出该节点正常传输数据；当多源节点接收时限δ大于平均值u_o时，输出该节点产生数据接收延缓并对传输数据进行延缓标记以示预警。

表示在接收多个发送源的基础下，接收端接收的时间限度，以及u_o·v_o表示该组网中不考虑独自节点接收端的总的平均接收时间，y/w表示在组网中具有多个发送源的接收节点占组网总节点的个数，因为在多种发送源的情况下才会产生接收端对于多种数据接收拥堵的情况；利用此方法可以计算出在面对多源节点的路径中的接受时限。

例如：相邻两传输节点传输数据的时间间隔的平均值u_o＝0.11，该组网中所有的传输路径的个数v_o＝12，接收端接收不同发送端的数量大于等于二的节点个数为y＝2，该组网中的所有节点的个数w＝10；多源节点接收时限δ＝(y/w)/(u_o·v_o)＝(2/10)/(0.11×12)＝0.15；此时0.15＞0.11，表明该节点产生数据接收延缓。

对存在产生数据接收混乱的情况进行对应的调控包括以下过程：

对于产生拥堵的节点，按照时间先后顺序将拥堵节点接收的数据进行排序，并分别记录发送节点与接收节点间的输送距离e，计算拥堵数据的传输效率ρ＝输送距离e/数据拥堵时的接收时限δ；将所有的拥堵数据的传输效率进行由大到小的排序，该组网按照该顺序依次对拥堵的数据进行下一节点的传输；

在数据拥堵的情况下，接收端在接收数据时会有先后之分，将数据传输时拥堵的传输效率进行分析，可以得到不同数据之前的效率差别，将效率高的数据进行优先传输可以提高数据传输的效率。

对于产生迟缓的节点，提取该产生迟缓节点路径的上一路径作为对比路径，即产生迟缓节点路径的发送端节点为接收端节点，产生迟缓节点路径的发送端节点的上一节点为对比路径的发送端节点；提取该对比路径内的传输时限δ’，若δ’∈[u_o，系统预设误差]，输出该节点迟缓的位置为当前路径的节点并发送迟缓信号给根节点；若δ′∈[系统预设误差，δ]，继续与上一节点的对比路径比较直至上一对比路径的传输时限∈[u_o，系统预设误差]为止，输出该节点迟缓的位置为对比路径的节点并发送迟缓信号给根节点。

因为在延缓的传输过程中，先传输的时间大小会小于后传输的时间大小，延缓会随着时间顺序愈演愈烈，故在数据上的体现为传输时限在随着对上一对比路径的时限分析中越来越大才会满足迟缓的特点；在每次分析中直至发现有时限区别的两个路径以确定最终产生迟缓的节点。

在目标节点接收端接收到数据信息时，确认数据传输的准确性包括以下过程：

获取目标节点接收端收到数据的路由过程，查看该路由过程是否满足路由表的优先权级顺序，若路由过程不满足节点间判断的优先权级顺序，将重新返回产生权级错误的节点进行路由再次回归目标节点；

若路由过程满足节点间判断的优先权级顺序，判断该路由过程中是否存在迟缓标记或拥堵标记，若数据中存在迟缓标记或拥堵标记，对产生迟缓或拥堵的节点路径进行相似度分析，判断多源节点发送的数据中相似度最高的数据信息的路由轨迹与该目标节点接收数据的轨迹是否相同；若相同输出该目标节点接收数据为正确的，若不相同，输出该目标节点接受的数据为错误的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)

1.一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于，包括以下过程：

设置不依赖电力与通信基础设施的信号节点位置为(a_n.b_m)，a_n表示第n层级的信号，b_m表示第n层级的信号下的第m个信号节点；且在地面设施可以接入互联网或控制中心的区域设置物联网信号节点位置为(a₀.b₀)，并将此节点设置为根节点；设置任意与根节点(a₀.b₀)直接通信的节点为第一层子节点(a₁.b_m)；设置任意无法与根节点通信但可以直接与第一层任意子节点通信的节点为第二层子节点(a₂.b_m)；以此类推，设置任意无法与第k-1层子节点通信但可以直接与第k层任意子节点通信的节点为第k+1层子节点(a_k.b_m)，n＝{1,2,...k}，m为任意大于0的整数；

基于信号节点的结构，判断当有新的信号节点加入时所处该组网的层级位置以及获取该节点包含的相关信息，相关信息包括新节点对应的路由表信息和新节点对应兄弟节点、子节点的路由表信息；

基于各节点的路由表信息，当一个节点需要向目标节点发送数据时，设该节点为起始节点，检索该起始节点的路由表并进行分析直至路由到目标节点的位置；目标节点接收数据信息并更新；

当目标节点未收到初始节点发送的数据信息时，进行二次尝试，并将异常的节点向根节点进行反馈记录。

2.根据权利要求1所述的一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于：所述判断当有新的信号节点加入时所处该组网的层级位置包括以下具体过程：

当新的节点加入组网时，新节点广播加入的声明，接收回复并记录可用节点与信号强度，所述可用节点为所有可以接收到无线声明信号的节点，并标记这些节点规划为可用节点集合A；

判断新加入节点的自身层次，提取集合A中各信号节点位置a_n以，将信号节点的位置a_n按照由小到大的顺序排列，设置新节点的节点位置为(a_n′.b_m′)；判断新节点的位置a_n′与集合A中节点位置a_n的关联度，计算位置关联度y＝数值a_n/数值a_n′，当y＝0时，输出该新加入的节点的位置关联度与根节点相关，且该新加入的节点最上层为根节点，此时新节点a_n′的数值为根节点a₀的数值加1；当y≠0时，输出该新加入的节点的位置关联度与根节点无关，且该新加入的节点的父节点为信号节点的位置a_n按照由小到大的顺序排列中的第一位的节点，此时新节点a_n′的数值为顺序排列中第一位节点a_n的数值加1；

判断该新加入节点的a_n′与集合A中a_n是否存在相同的数值，若不存在，记录该新加入节点的b_m′＝1；若存在相同的数值a_n，记录该相同数值a_n对应集合A中b_m的具体数值，且获取对应集合A中b_m的最大值记为

则输出该新加入的节点b_m′的数值为

基于上述过程，输出该新加入的节点的层级位置。

3.根据权利要求2所述的一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于：获取新加入节点的相关信息包括：

接收新加入节点的层级位置信息，获取该新加入节点的子节点的位置信息以及该子节点的子节点的位置信息，构成路由表一，路由表一中节点的位置是逐层递增的；再将该新加入节点与可以通信的集合A以及路由表一的数据信息汇报给根节点，此时根节点接收新加入节点的路由表信息以完成路由表的更新。

4.根据权利要求3所述的一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于：检索起始节点的路由表并进行分析直至路由到目标节点的位置包括以下过程：

获取起始节点和目标节点的位置信息以及起始节点的路由表信息，再获取起始节点路由表中包含的所有节点的位置信息和路由表；

根据路由表的优先权级依次对起始节点到目标节点中所有的可能节点进行路由；

在路由过程中，节点的接收端对发送端发送的数据进行监测响应处理，对存在产生数据接收混乱的情况进行对应的预警和调控；所述数据接收混乱包括数据拥堵、数据延缓。

在目标节点接收端接收到数据信息时，确定数据遍历的路由历程和确认数据传输的准确性。

5.根据权利要求4所述的一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于：路由表的优先权级的设定包括以下具体过程：

获取起始节点的路由表信息，判断起始节点与目标节点在路由过程中的同一层级的过程节点是否唯一；当同一层级的过程节点唯一时，从起始节点开始，向上或者向下路由到下一节点，设该节点为过程节点一，过程节点一判断路由表中是否包含目标节点，当该过程节点一中不包含目标节点时，继续向上或者向下路由到过程节点二，判断过程节点二是否包含目标节点，不包含继续路由和判断直至路由到目标节点；在路由方向未发生改变的路由过程中，路由表的优先权级根据是否包含目标节点而定，即节点的优先级为：路由表中包含目标节点的过程节点>路由表中不包含目标节点的过程节点；

当同一层级的过程节点不唯一时，获取起始节点的路由表信息，当同一层级过程节点不唯一且路由表中均包含目标节点时；设置该同一层级的过程节点为兄弟过程节点g，g表示第g个兄弟过程节点且g为正整数；获取从起始节点分别到兄弟过程节点g所经过的节点总个数为r_g以及总节点距离p_g，r_g表示起始节点到第g个兄弟过程节点所包含的节点总个数，p_g表示起始节点到第g个兄弟过程节点遍历的总距离；计算节点传递平均路程l_g＝p_g/(r_g-1)，将计算获得的节点传递平均路程l_g按照由小到大的排序，输出传递的优先权级与该排序相同，即从序列的第一位开始。

6.根据权利要求5所述的一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于：所述数据接收混乱的判断包括以下过程：

获取每个节点在接收端接收到数据的时刻，计算该组网中所有相邻两传输节点传输数据的时间间隔的平均值u_o和该组网中所有的传输路径的个数v_o，提取该组网中接收端接收不同发送端的数量大于等于二的节点个数为y以及该组网中的所有节点的个数w；

计算多源节点接收时限δ＝(y/w)/(u_o·v_o)，将该多源节点接收时限δ与相邻两节点之间传输数据的时间间隔的平均值u_o进行比较；当多源节点接收时限δ小于平均值u_o时，输出该节点产生数据接收拥堵并对传输数据进行拥堵标记以示预警；当多源节点接收时限δ等于平均值u_o时，输出该节点正常传输数据；当多源节点接收时限δ大于平均值u_o时，输出该节点产生数据接收延缓并对传输数据进行延缓标记以示预警。

7.根据权利要求6所述的一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于：所述对存在产生数据接收混乱的情况进行对应的调控包括以下过程：

对于产生拥堵的节点，按照时间先后顺序将拥堵节点接收的数据进行排序，并分别记录发送节点与接收节点间的输送距离e，计算拥堵数据的传输效率ρ＝输送距离e/数据拥堵时的接收时限δ；将所有的拥堵数据的传输效率进行由大到小的排序，该组网按照该顺序依次对拥堵的数据进行下一节点的传输；

对于产生迟缓的节点，提取该产生迟缓节点路径的上一路径作为对比路径，即产生迟缓节点路径的发送端节点为接收端节点，产生迟缓节点路径的发送端节点的上一节点为对比路径的发送端节点；提取该对比路径内的传输时限δ’，若δ’∈[u_o,系统预设误差]，输出该节点迟缓的位置为当前路径的节点并发送迟缓信号给根节点；若δ’∈[系统预设误差,δ]，继续与上一节点的对比路径比较直至上一对比路径的传输时限∈[u_o,系统预设误差]为止，输出该节点迟缓的位置为对比路径的节点并发送迟缓信号给根节点。

8.根据权利要求7所述的一种不依赖电力与通信基础设施的窄带物联网组网方法，其特征在于：在目标节点接收端接收到数据信息时，所述确认数据传输的准确性包括以下过程：

获取目标节点接收端收到数据的路由过程，查看该路由过程是否满足路由表的优先权级顺序，若路由过程不满足节点间判断的优先权级顺序，将重新返回产生权级错误的节点进行路由再次回归目标节点；

若路由过程满足节点间判断的优先权级顺序，判断该路由过程中是否存在迟缓标记或拥堵标记，若数据中存在迟缓标记或拥堵标记，对产生迟缓或拥堵的节点路径进行相似度分析，判断多源节点发送的数据中相似度最高的数据信息的路由轨迹与该目标节点接收数据的轨迹是否相同；若相同输出该目标节点接收数据为正确的，若不相同，输出该目标节点接受的数据为错误的。

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