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所有的机器人导(dǎo)航都需(xū)要解决这样的一个问(wèn)题:机器人如何获知通往目(mù)的地的道路。在无线传感器网络中,无线节(jiē)点之(zhī)间的信息通信路由也是(shì)一(yī)个首先(xiān)要解决的问(wèn)题。如前所(suǒ)述(shù),由(yóu)于地理信息固定(dìng),在WiME中空间(jiān)路径规(guī)划和信息通(tōng)信路由完全可以以相同的方式工作。因此下面以路径规划(huá)来说明这样一个(gè)路由存储和查(chá)询方式的选择(zé)问(wèn)题。
在无线(xiàn)传感器网络中,无线(xiàn)节点(diǎn)由于能量受限,采用(yòng)的是低功耗嵌入式处理(lǐ)器(qì),其计算能力和存储空间都(dōu)有限(xiàn)。WiME也不例外,一般无(wú)法(fǎ)直接存储(chǔ)路(lù)径信(xìn)息或(huò)者将地图信息存储在节点(diǎn)上从而(ér)在需要时(shí)计算出最(zuì)优路径。为此,首先考虑下面的4种(zhǒng)方(fāng)法。
方法1:作为一种常用的方法,可以查询整个(gè)地(dì)图的路径信息。由于房间数n众多(认为n不小于1000),路径(jìng)数据巨大(存(cún)在n(n-1)/2条路径),这(zhè)样(yàng)的地(dì)图可以由1台(tái)或多台主服务器提供。任何一个无线(xiàn)节点或邻近(jìn)的(de)有限多个节点(diǎn)都满足不了这样的存储(chǔ)量(liàng)。一(yī)个自然的(de)方法(fǎ)是将全局地图存储(chǔ)到服务器上,机器人终端在必要时从服务器上下载(zǎi)路径信(xìn)息(xī)。这类似于GPS设备(bèi)的工作方式。
方(fāng)法2:根据使用(yòng)的广播式(shì)无线路由通(tōng)信(xìn)协议,建立(lì)一条(tiáo)到目标点(diǎn)的无线(xiàn)通信(xìn)链路,并利用建立(lì)的这条(tiáo)通(tōng)信线路作(zuò)为地理(lǐ)导航(háng)线路(lù)。
方(fāng)法(fǎ)3:利用动态路径规划的思想(xiǎng),每(měi)个节点存储与自身相关的一定范围内(nèi)的地理信(xìn)息,并生(shēng)成(chéng)最优(yōu)路(lù)径信息。
方法(fǎ)4:每(měi)个节点存储全局节点分布的地理(lǐ)信息和(hé)连接关系,在(zài)需(xū)要时与临近的节点(diǎn)协同计算出(chū)最优路径。这是(shì)借鉴了计算机网络中(zhōng)分布式计算的(de)概(gài)念。
每(měi)种方法各有(yǒu)其优劣。第1种方法修改容易,增加或删除(chú)节点只需要(yào)在主服(fú)务器端更新。第2种方法不需要事先(xiān)知道节点的地理位置信息,整(zhěng)个路径信(xìn)息是动态建(jiàn)立和修改的。第3种方法可以随着道(dào)路情况动态调(diào)整(zhěng)最优路径。由(yóu)于节点能够(gòu)实时观(guān)察到道(dào)路信息,可以引入参数来反映当前周边(biān)道路状况,比如道路的堵塞程度,并由此动态(tài)维护这样一个包含(hán)自身及(jí)临近区域的最优路径表。但是这3种方法都是在多跳通信的情(qíng)况下完成的,返回完(wán)整的路(lù)径信息需要较多的(de)通信带宽和(hé)较长的通信延时,这对(duì)通信协议的鲁棒性提(tí)出了挑(tiāo)战。第4种方(fāng)法(fǎ)的存储量相(xiàng)对要小(xiǎo),与节点个数同数量级,但是多(duō)节(jiē)点协同的最优路(lù)径的实时分(fèn)布式计算对于无线传感(gǎn)器节点无(wú)疑是一个困难(nán)的问题。毕竟(jìng)当前的(de)分布(bù)式计算仍然局限(xiàn)在计算机(jī)网(wǎng)络领域。如何将分布式计(jì)算(suàn)和最新的网格计(jì)算的思想运用到(dào)无(wú)线传感(gǎn)器网络上,可能会(huì)成(chéng)为嵌入式系(xì)统领(lǐng)域的下一个方向。