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龙图腾网获悉重庆朗奕迪实业有限公司;重庆三峡学院申请的专利一种基于移动终端的中继自组网通信方法和系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120390267B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510874306.8，技术领域涉及：H04W40/22；该发明授权一种基于移动终端的中继自组网通信方法和系统是由左子垚;谭桢兴;谭泽富;雷国平设计研发完成，并于2025-06-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于移动终端的中继自组网通信方法和系统在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于移动终端的中继自组网通信方法和系统，涉及移动终端的中继自组网通信技术领域，本发明通过移动终端集成动能转换器实时监测能量补给速率，计算能量可持续指数，估算邻近节点距离，构建多维空间中的能量‑地理联合梯度场，且节点根据网络密度动态调整能量与地理的权重系数，生成综合梯度向量，利用IMU采集运动数据修正地理梯度场以提高位置预测的准确性；当中继链路失效时，上游节点可重新广播请求，触发局部梯度场的更新，周围节点根据最新信息刷新梯度场，选择新的中继节点；同时将梯度信息嵌入数据包头部，当节点能量可持续指数低于阈值时引入能量衰减因子，及时退出中继任务，由高能量节点接管，从而均衡网络能耗。

本发明授权一种基于移动终端的中继自组网通信方法和系统在权利要求书中公布了：1.一种基于移动终端的中继自组网通信方法，其特征在于，具体步骤包括： 步骤1：移动终端通过集成动能转换器实时监测其能量补给速率，并基于预设时间窗口和当前能耗速率计算能量可持续指数，同时终端通过RSSI估算邻近节点距离、广播自身能量状态与地理位置信息，构建能量梯度场和地理梯度场，形成多维空间中的能量-地理联合梯度场； 步骤2：移动终端利用IMU采集加速度与角速度数据，结合运动学模型预测未来位移，并通过速度矢量计算位置预测的置信度，使用该置信度修正地理梯度场以补偿移动带来的路径偏差，终端根据网络密度调整能量与地理的权重系数，生成综合梯度向量以指导中继选择； 步骤3：当某个中继链路因节点移动或能量耗尽而失效时，失效节点的上游终端重新广播请求，触发局部梯度场的更新，周围节点根据最新的能量可持续指数和位置信息刷新梯度场，并重新计算综合梯度向量，从而选择新的中继节点； 步骤4：将梯度信息嵌入终端的数据包头部，当终端能量可持续指数低于阈值时，引入能量衰减因子并退出中继任务，由高能量节点接管以均衡网络能耗； 移动终端通过集成动能转换器实时监测其能量补给速率，并基于预设时间窗口和当前能耗速率计算能量可持续指数的逻辑为： 当终端移动或振动时，PZT-5H压电片受机械应力产生电荷，电荷量随振动频率和幅度变化，通过加速度传感器检测终端加速度和振动频率，计算能量补给速率所依据的公式为： 其中，为材料转换效率常数，且的单位为mW·s³m²，为加速度平方反映机械能输入强度，为振动频率决定了能量收集的持续性； 使用电流传感器测量终端电池放电电流，电压传感器监测电池电压：，其中为瞬间功耗，计算单位时间的能耗速率所依据的公式为： 其中，为终端当前总能耗速率，为滑动时间窗口，为当前时刻，t为时间变量； 设定全局时间窗口为，计算所述能量可持续指数所依据的公式为： 若，表示能量盈余，继续承担中继任务，若，表示能量赤字，减少中继负载； 使终端通过RSSI估算邻近节点距离，广播自身能量状态与地理位置信息，构建能量梯度场和地理梯度场，形成多维空间中的能量-地理联合梯度场的逻辑为： 集成多模GNSS芯片，接收GPS北斗双系统定位，输出经纬度坐标，广播频率设定为基础频率每5秒广播一次，根据邻居数量增加动态降低频率，设定广播周期为：；其中为当前邻居数，为最大邻居阈值；设定广播频率为：； 接收到邻居广播包后，提取信号强度，利用对数距离路径损耗模型估算距离所依据的公式为： 其中，为物理距离，即终端与邻居节点的实际直线距离，为路径损耗指数，为在参考距离时测得的信号强度，米为参考距离，表示信号强度测量的基准距离，为环境噪声； 接收邻居广播包，解析邻居的能量可持续指数和位置，通过信号强度计算与邻居的物理距离，计算单邻居能量梯度场所依据的公式为： 其中，j为邻居节点的索引，为邻居与自身的能量可持续性差异，为终端自身的能量可持续指数，为邻居节点j的能量可持续指数，为终端与邻居j的物理距离；是邻居节点j的地理坐标向量，是本终端当前的地理坐标向量，表示沿连接线方向的能量梯度大小，表示从本终端指向邻居j的方向单位向量； 聚合所有邻居的梯度场，生成全局能量梯度场所依据的公式为： 其中，为邻居j的权重，为邻居总数； 终端基于自身与目标位置构建地理梯度场所依据的公式为： 其中，为欧几里得距离，为数据包的目标位置坐标，为终端的实时地理位置； 若目标位置未知，设定，仅依赖能量梯度场决策； 移动终端根据网络密度调整能量与地理的权重系数，生成综合梯度向量以指导中继选择的逻辑为： 统计当前邻居节点数，定义密度因子：，其中为预设的最大邻居数，动态权重系数公式为： 其中，为密度衰减因子，控制密度对权重的影响速度，为当前邻居数，；当时无邻居，即，完全依赖地理梯度场，当时高密度，，优先考虑能量梯度场； 融合能量梯度场与地理梯度场计算综合梯度向量，生成最优中继方向向量，所依据的公式为： 其中，为能量梯度向量，为地理梯度向量，为动态权重系数；中继方向偏向能量更优且靠近目标的节点； 终端利用IMU采集加速度与角速度数据，结合运动学模型预测未来位移，并通过速度矢量的模长计算位置预测的置信度，修正地理梯度场以补偿移动带来的路径偏差的逻辑为： 加速度校准，通过姿态角计算去除重力分量，得到线性加速度所依据的公式为： 其中，为俯仰角，为原始加速度，为重力加速度； 角速度积分，通过陀螺仪数据计算偏航角： 其中，为Z轴角速度，为采样间隔，是时刻t的偏航角，是前一时刻的偏航角； 使用运动学模型预测位移，对于速度计算，通过线性加速度积分得到速度： 其中，为时刻t的速度矢量，为前一时刻的速度矢量； 预测位移，假设匀速运动，预测未来秒的位移，所依据的公式为： 对于位置预测置信度的计算，所依据的公式为： 其中，为调节系数，控制速度对置信度的影响强度；为时刻t的速度矢量的模长，且；低速时，，完全信任地理梯度场；高速时，，地理梯度权重减半； 根据预测位移和置信度修正地理梯度场，预测位置计算： 其中，为偏航角，为时刻t的位置信息，为预测位置信息，为预测位移；为方向余弦与正弦，即将位移分解为平面坐标的投影分量； 修正地理梯度场所依据的公式为： 其中，为修正后的地理梯度向量，结合预测位移和置信度的地理方向向量，通过预测模型修正原始地理梯度场；为预测地理梯度场，且； 根据修正地理梯度场计算修正后的综合梯度向量为：； 根据修正后的综合梯度选择最优中继节点，仅考虑与综合梯度向量方向夹角小于45°的邻居，节点优先级按梯度投影值排序，所依据的公式为： 其中，为邻居节点的得分，邻居节点位置坐标，为自身位置坐标，为邻居节点的评分；选择得分最高的节点作为中继； 当某个中继链路因节点移动或能量耗尽而失效时，失效节点的上游终端会重新广播请求，触发局部梯度场的更新的逻辑为： 通过ACK确认机制：上游节点发送数据包后，启动ACK等待定时器，设定超时时间为秒，若超时未收到下一跳的ACKNACK，判定链路失效，失效判断公式为： 心跳检测：上游终端每秒向下一跳发送心跳包，连续丢失3次心跳包即判定链路失效； 上游节点发送请求包，请求包初始，每经过一跳则，当时停止转发，限制在3跳内传播，邻居节点仅处理的请求包，节点仅响应与上游节点的距离小于100米的请求，即以失效节点为中心，半径米的圆形区域，通过信号强度衰减模型确定受影响节点：； 收到请求的邻居节点立即测量当前能量补给速率，更新能量可持续指数，当节点处于移动状态，通过IMU预测更新自身位置： 其中，为终端的当前移动速度，秒为位置信息更新的时间间隔，为更新后的位置信息，为旧的位置信息； 局部梯度重新计算，更新后的能量梯度场： 其中，为与邻居节点的物理距离，即终端与邻居j的直线距离，为距离权重系数，距离越近的邻居对梯度影响越大，为安全距离偏移量，用于在邻居与终端位置完全重合时避免分母为零的数值不稳定； 周围节点根据最新的能量可持续指数和位置信息刷新梯度场，并重新计算综合梯度向量，从而选择新的中继节点的逻辑为： 更新后的地理梯度场分为地理方向单位和距离标量： 其中，用于指示朝向，用于反映距离；引入地理权重：，其中为防零常数； 根据当前局部请求包覆盖范围内的邻居数，即请求包覆盖范围内的邻居数，计算： 更新后的综合梯度计算为： 其中，为用权重放大后的地理方向； 通过排除剩余能量不足的节点，仅选择与向夹角小于等于30°的节点；更新后的优先级排序按梯度投影值降序排列，所依据的公式为： 其中，为更新后的邻居节点的得分，为邻居节点位置坐标，为自身位置坐标，选择得分最高的节点作为新中继； 将梯度信息嵌入终端的数据包头部，当终端能量可持续指数低于阈值时，引入能量衰减因子并退出中继任务的逻辑为： 将能量梯度、地理梯度及能量状态嵌入数据包头部，避免单独发送控制包，仅当数据包发送至中继节点时，头部携带发送者的梯度信息，接收节点提取梯度信息更新本地邻居表，无需额外交换控制包； 在能量梯度计算中引入能量衰减因子，每10秒周期性地检查能量可持续指数，设定能量可持续指数阈值： 当，，正常模式，不衰减，参与中继；当，警告模式，，延长广播周期20%；当，退出模式，，退出中继，发送告警； 降低自身在邻居梯度场中的影响所依据的公式为： 其中，为节点在邻居梯度场中的影响，为原始能量梯度向量，为能量衰减因子； 当时，衰减20%，吸引力下降为；当时，衰减50%，吸引力下降为；当时，无衰减； 延长状态广播周期： 其中，为更新后的状态广播周期；当时，广播周期延长至；在数据包头部设置节点状态标志位为0，即不参与中继，邻居节点收到后不再将其作为候选；发送能量告警包至当前中继链路的上游节点，触发其提前选择备用路； 由高能量节点接管以均衡网络能耗的逻辑为： 计算高能量节点，在梯度计算中增加权重系数： 其中，为高能量节点的能量梯度，，为权重系数，根据能量可持续指数动态调整； 高能量节点，即，缩短广播周期至，快速扩散状态，在数据包头部标记高优先级标志，吸引下游节点优先选择。

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