具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例提出了一种台区数据高频采集机会中继动态路由策略，基于分布式机会中继传输模型，所有节点可以为PLC和微功率无线双模终端，由于采用PLC技术可以获取节点的物理拓扑结构，微功率无线通信机制可以共享此位置信息，具体地，该方法涉及一个信源s，一个目的d与多个中继r，请参看图1，图1为本申请实施例提供了一种台区数据高频采集机会中继动态路由方法的流程示意图。其中，该台区数据高频采集机会中继动态路由方法包括：

S101、获取信源发出的信源位置，并获取目的发出的目的位置。

本申请实施例中，中继r侦听信源s发出的请求发送数据包与目的发出的允许发送数据包，并将信源s与目的d的连线中点处确定为中继r的理论最佳位置，其中，请求发送数据包中包括信源s的位置信息（x_s，y_s），允许发送数据包包括信源与目的之间链路的信道增益∣h_sd∣²，信源与目的之间的距离为d_sd。

本申请实施例中，该请求发送数据包具体可以为RTS （Require To Send，请求发送数据包），允许发送数据包具体可以为CTS（Clear To Send，允许发送数据包）。

本申请实施例中，上述理论最佳位置为圆心，可以将信源s与目的d的距离为直径的圆面确定为中继选择区域，将中继选择区域划分为若干个竞争环形带，若干个竞争环形带不相互重叠。

S102、根据信源位置和目的位置确定中继选择区域，并在中继选择区域中选出最佳中继。

作为一种可选的实施方式，在根据信源位置和目的位置确定中继选择区域，并在中继选择区域中选出最佳中继之前，还可以获取目的发出的预设信道增益。

作为进一步可选的实施方式，根据信源位置和目的位置确定中继选择区域，并在中继选择区域中选出最佳中继，具体可以包括以下步骤：

根据信源位置和目的位置确定中继选择区域，并在中继选择区域中选出中继信道增益大于预设信道增益的最佳中继。

作为一种可选的实施方式，在竞争环形带内的中继r根据目的d节点的反馈信息，判定是否在指定的竞争周期内启动自己的计时器参与竞争，竞争选出最佳中继，若在前一竞争周期内没有中继r被选中，当前竞争环形带的外径、内径都翻倍，确定为新的竞争环形带，新的竞争环形带继续竞争中继；然后信号发送节点将信号平均分配给信源s和最佳中继。

在上述实施方式中，该信号发送节点具体可以为PLC和微功率无线双模终端，对此本申请实施例不作限定。

S103、通过最佳中继接收信源广播发送的第一信号，通过最佳中继对第一信号进行放大，得到第二信号。

本申请实施例中，第一跳时信源s广播发送信号，最佳中继接收信号；第二跳时最佳中继将信号放大，并转发给目的d。

S104、通过最佳中继发送第二信号给目的，以使目的采用最大比合并算法对接收到的第一信号和第二信号进行合并。

本申请实施例中，目的d对信源s发送的信号和最佳中继放大的信号进行接收，并采用最大比合并算法进行合并。

本申请实施例中，该台区数据高频采集机会中继动态路由策略，包括确定理论最佳位置，确定中继选择区域，并划分竞争环形带，在竞争环形带进行竞争并选出最佳中继，信源与最佳中继同时向目的发送信息，本发明根据地理信息将中继选择区域进行了逐级划分，而且只允许同时满足自身两跳信道优于信源-目的之间信道、以及位置在指定的环形区域内的中继发送flag包竞争成为最佳，竞争中继的平均数量显著减少，从而降低了冲突概率，有效地解决了分布式机会中继通信系统的flag包冲突问题，同时还能保证系统需求的中断性能。

本申请实施例中，该方法的执行主体可以为中继，对此本实施例中不作任何限定。

可见，实施本实施例所描述的台区数据高频采集机会中继动态路由方法，能够在节点数量巨大的网络结构中实时地选择最佳中继，从而有利于协作通信的有效进行。

请参看图2，图2为本申请实施例提供的一种台区数据高频采集机会中继动态路由方法的流程示意图。如图2所示，其中，该台区数据高频采集机会中继动态路由方法包括：

S201、获取信源发出的信源位置，并获取目的发出的目的位置。

S202、根据信源位置和目的位置进行计算，得到信源到目的的发信距离以及信源与目的之间连线中点处的中点位置。

本申请实施例中，设信源s与目的d之间的发信距离为d_sd，则有公式如下：

；

其中，（x_s，y_s）为信源s的位置，（x_d，y_d）为目的d的位置。

本申请实施例中，目的之间连线中点处的中点位置即为单中继的理论最佳位置（x₀，y₀），其中：

。

作为一种可选的实施方式，将信源与目的之间连线中点处的中点位置，确定为单中继的理论最佳位置，具体包括：

计算信源s与目的d之间的发信距离d_sd；

计算单中继的理论最佳位置（x₀，y₀）。

在上述实施方式中，信源s与目的d的连线中点处的终点位置，为单个中继r使目的d接收信噪比最大的最佳位置，中继接收到CTS后，测量中继-目的链路的本地瞬时CSI（Channel State Information ，信道状态信息），且共享∣h_sd∣²、d_sd与（x₀，y₀）信息。

S203、以中点位置为圆心和发信距离为直径，确定圆形的中继选择区域。

本申请实施例中，该中继选择区域是以（x₀，y₀）为圆心，d_sd为直径的圆面。

S204、根据预设分层算法对中继选择区域进行由内至外的环形带划分，得到多个竞争环形带；多个竞争环形带不相互重叠，且多个竞争环形带有内之外分为第一环形带、第二环形带以及第三环形带。

作为一种可选的实施方式，第二环形带的外径是第一环形带的外径的二倍，第二环形带的内径是第一环形带的内径的二倍；第三环形带的外径是第二环形带的外径的二倍，第三环形带的内径是第二环形带的内径的二倍。

作为一种可选的实施方式，预设分层算法包括外径计算公式、内径计算公式以及约束公式，其中，

外径计算公式为：ρ_外=2^m；

内径计算公式为：ρ_内=2^（m-1）；

约束公式为：d_sd=2^M；

M用于表示对中继选择区域进行分层的最大分层次数；

m用于表示对中继选择区域进行分层的第几层；m为小于等于M的正整数；

d_sd用于表示发信距离。

本申请实施例中，划分竞争环形带的最大次数可以为M（M=1，2，3…），则第M次划分的竞争环形带S_M的圆心为（x₀，y₀），外径为ρ^m，内径为ρ^（m-1），其中ρ^m呈指数递增，即ρ^(m-1)=2mρ⁽¹⁾，m=1，2…，M-1，因成立，可以计算得到。

在步骤S204之后，还包括以下步骤：

S205、在第一环形带中通过所有中继的计时器进行中继竞争，得到第一中继竞争结果。

S206、当第一中继竞争结果中未选出最佳中继时，在第二环形带中通过所有中继的计时器进行中继竞争，得到第二中继竞争结果。

S207、在第二中继竞争结果中未选出最佳中继时，在第三环形带中通过所有中继的计时器进行中继竞争，得到第三中继竞争结果；第三中继竞争结果中选出了最佳中继。

本申请实施例中，在竞争环形带内的中继r根据目的d节点的反馈信息，判定是否在指定的竞争周期内启动自己的计时器参与竞争，竞争选出最佳中继，若在前一竞争周期内没有中继r被选中，当前竞争环形带的外径、内径都翻倍，确定为新的竞争环形带，新的竞争环形带继续竞争中继。

请一并参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种中继选择过程图。如图5所示，设各中继的位置为（x_i，y_i），中继与理论最佳位置的距离为，则有；

初始化m=1时，；

判定m与M的大小，m＜M时继续进行；

本申请实施例中，中继r_i（i=1,2，…，N）同时满足ρ^（m-1）＜d_i0≤ρ^m与H_i＞∣h_sd∣²时，启动初始值为T_i的计时器参与竞争，其中H_i是关于瞬时CSI测量h_si和h_id的函数，H_i的定义有两种：一为信源-中继信道增益与中继-目的信道增益的较小值，；另一种为信源-中继信道增益与中继-目的信道增益的调和平均值，，计时器初始值的设置与H_i成反比，∣h_sd∣²为信源与目的的信道增益。

本申请实施例中，可以设置计时器的函数为，其中，λ为时间常数，∣h_si∣²为信源与中继的信道增益，∣h_id∣²为目的与中继的信道增益。

本申请实施例中，选取计时器在一次竞争周期时间内最先耗尽的中继为最佳中继，最佳中继发送代码包，其他中继停止计时并退避，并在一次竞争周期后，m的值增加1，重新与M比较后再次循环。然后将中继选择区域划分为若干个竞争环形带，若干个竞争环形带不相互重叠。

本申请实施例中，一次竞争周期时间为预置的时间值，影响中继选择进程所消耗的时间，τ＞min{Ti}。

本申请实施例中，实施上述步骤S204~步骤S207，能够根据预设分层算法在中继选择区域中进行中继分层竞争，选出最佳中继。

本申请实施例中，实施上述步骤S202~步骤S207，能够根据信源位置和目的位置确定中继选择区域，并在中继选择区域中选出最佳中继。

在步骤S207之后，还包括以下步骤：

S208、通过最佳中继接收信源广播发送的第一信号，通过最佳中继对第一信号进行放大，得到第二信号。

S209、通过最佳中继发送第二信号给目的，以使目的采用最大比合并算法对接收到的第一信号和第二信号进行合并。

请一并参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种常规组网算法和采用拓扑信息的动态路由算法的数据对比图。如图6所示，其横坐标表示电表序号，纵坐标表示路径尝试测试。针对常规组网算法和采用拓扑信息的动态路由算法仿真对比，选用491个节点的系统样本，基于台区信息、相位信息的路径尝试次数进行统计。由结果可见，基于台区拓扑信息的路由算法，尝试次数明显低于常规组网方式。

本申请实施例中，该方法应用于微功率无线网络、基于CSMA接入的PLC网络、Ad-Hoc网络、无线传感器网络中。LARS方案根据地理信息将中继选择区域进行了逐级划分，而且只允许同时满足自身两跳信道优于信源-目的之间信道、以及位置在指定的环形区域内的中继发送flag包竞争成为最佳，竞争中继的平均数量显著减少，从而降低了冲突概率，有效地解决了分布式机会中继通信系统的flag包冲突问题，同时还能保证系统需求的中断性能。

可见，实施本实施例所描述的台区数据高频采集机会中继动态路由方法，能够在节点数量巨大的网络结构中实时地选择最佳中继，从而有利于协作通信的有效进行。

请参看图3，图3为本申请实施例提供的一种台区数据高频采集机会中继动态路由装置的结构示意图。如图3所示，该台区数据高频采集机会中继动态路由装置包括：

获取单元310，用于获取信源发出的信源位置，并获取目的发出的目的位置；

确定单元320，用于根据信源位置和目的位置确定中继选择区域，并在中继选择区域中选出最佳中继；

处理单元330，用于通过最佳中继接收信源广播发送的第一信号，通过最佳中继对第一信号进行放大，得到第二信号；

发送单元340，用于通过最佳中继发送第二信号给目的，以使目的采用最大比合并算法对接收到的第一信号和第二信号进行合并。

可见，实施本实施例所描述的台区数据高频采集机会中继动态路由装置，能够在节点数量巨大的网络结构中实时地选择最佳中继，从而有利于协作通信的有效进行。

请一并参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种台区数据高频采集机会中继动态路由装置的结构示意图。其中，图4所示的台区数据高频采集机会中继动态路由装置是由图3所示的台区数据高频采集机会中继动态路由装置进行优化得到的。如图4所示，确定单元320包括：

计算子单元321，用于根据信源位置和目的位置进行计算，得到信源到目的的发信距离以及信源与目的之间连线中点处的中点位置；

确定子单元322，用于以中点位置为圆心和发信距离为直径，确定圆形的中继选择区域；

竞争子单元323，用于根据预设分层算法在中继选择区域中进行中继分层竞争，选出最佳中继。

作为一种可选的实施方式，竞争子单元323包括：

第一模块，用于根据预设分层算法对中继选择区域进行由内至外的环形带划分，得到多个竞争环形带；多个竞争环形带不相互重叠，且多个竞争环形带有内之外分为第一环形带、第二环形带以及第三环形带；

第二模块，用于在第一环形带中通过所有中继的计时器进行中继竞争，得到第一中继竞争结果；

第三模块，用于当第一中继竞争结果中未选出最佳中继时，在第二环形带中通过所有中继的计时器进行中继竞争，得到第二中继竞争结果；

第四模块，用于在第二中继竞争结果中未选出最佳中继时，在第三环形带中通过所有中继的计时器进行中继竞争，得到第三中继竞争结果；第三中继竞争结果中选出了最佳中继。

作为一种可选的实施方式，第二环形带的外径是第一环形带的外径的二倍，第二环形带的内径是第一环形带的内径的二倍；第三环形带的外径是第二环形带的外径的二倍，第三环形带的内径是第二环形带的内径的二倍。

作为一种可选的实施方式，预设分层算法包括外径计算公式、内径计算公式以及约束公式，其中，

外径计算公式为：ρ_外=2^m；

内径计算公式为：ρ_内=2^（m-1）；

约束公式为：d_sd=2^M；

M用于表示对中继选择区域进行分层的最大分层次数；

m用于表示对中继选择区域进行分层的第几层；m为小于等于M的正整数；

d_sd用于表示发信距离。

作为一种可选的实施方式，获取单元310，还用于获取目的发出的预设信道增益；

确定单元320，具体用于根据信源位置和目的位置确定中继选择区域，并在中继选择区域中选出中继信道增益大于预设信道增益的最佳中继。

可见，实施本实施例所描述的台区数据高频采集机会中继动态路由装置，能够在节点数量巨大的网络结构中实时地选择最佳中继，从而有利于协作通信的有效进行。

本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行本申请实施例中任一项台区数据高频采集机会中继动态路由方法。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例中任一项台区数据高频采集机会中继动态路由方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。