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所(suǒ)有的机器人导航都需要解决这(zhè)样的一个问题:机器人如何获知通(tōng)往目的地的道路(lù)。在无线传感器网络中,无线(xiàn)节点之间(jiān)的信息通信(xìn)路由也是一个首先要(yào)解(jiě)决的问题。如前所述,由(yóu)于地理信息固定,在(zài)WiME中空间路径(jìng)规划和(hé)信(xìn)息通信(xìn)路由完全可(kě)以以相同的方式工(gōng)作。因此下面以路径(jìng)规划来说明这样(yàng)一个路由存储和查(chá)询方式的选择问题。
在无线传感(gǎn)器网络(luò)中,无线节点由于能量受(shòu)限,采用的(de)是低功耗嵌入式处理器,其计算能(néng)力和存储空间都有限。WiME也不例外,一般无法(fǎ)直接存储路径信息或者将(jiāng)地图信息存(cún)储在(zài)节点上(shàng)从(cóng)而在需要时(shí)计算出(chū)最优路径。为此,首先考虑下面的4种方法。
方法1:作为一种常用的方法,可以查询整个地(dì)图的路径信息。由于房间数n众多(认(rèn)为n不(bú)小于1000),路径(jìng)数据巨大(存在n(n-1)/2条路(lù)径(jìng)),这(zhè)样的地(dì)图可以由1台或多台主服务器(qì)提供。任何一个无线节点(diǎn)或(huò)邻(lín)近的有限(xiàn)多个节点都满足不了这样的存储(chǔ)量。一个自然(rán)的方法是将全局地图存(cún)储到服务器上(shàng),机器人(rén)终端在必(bì)要(yào)时从服务器上下(xià)载路径信(xìn)息。这类似于GPS设备的工作方式。
方法2:根据(jù)使用的广(guǎng)播式无线路由通信协议,建立一(yī)条到目标(biāo)点的(de)无(wú)线通信(xìn)链路,并利用建(jiàn)立的(de)这条通信线路作为(wéi)地理导航线路。
方法3:利用动态路径规(guī)划的思想,每个节点存储与自身相(xiàng)关的一定范围内(nèi)的地理信(xìn)息(xī),并生(shēng)成最(zuì)优路径(jìng)信息。
方法4:每个节(jiē)点(diǎn)存(cún)储全局节(jiē)点分(fèn)布的地理信息(xī)和(hé)连接关系,在需要时与临近的节点(diǎn)协同计算出最优路径。这(zhè)是(shì)借(jiè)鉴了(le)计算机网络中分布式计算的概念。
每种方法各有其优劣。第1种方法修改容易,增加或删除节点(diǎn)只需要在主(zhǔ)服(fú)务器端更新(xīn)。第2种方法(fǎ)不需要事先知道节(jiē)点(diǎn)的地理位置(zhì)信(xìn)息,整个(gè)路径(jìng)信息是动(dòng)态建立(lì)和修改的。第3种(zhǒng)方法可(kě)以随着道路情况动态(tài)调整最(zuì)优路径。由于(yú)节点能够(gòu)实时观(guān)察到道路信息,可以引入参数来反映当前周边道路状况,比如道路(lù)的堵(dǔ)塞程度,并由此动态维(wéi)护(hù)这样一个(gè)包含自身及(jí)临近区域(yù)的(de)最(zuì)优路径表。但是这3种方法都(dōu)是在多跳通(tōng)信的情况下完成的(de),返回完整的路径信息(xī)需要较多的(de)通信带宽和较长的通信延时,这对通信协议的(de)鲁棒性提出了挑战。第4种方法的存储量(liàng)相对要小,与节(jiē)点(diǎn)个数同数(shù)量级,但是多(duō)节点协同的最优路径(jìng)的实时分布式计算对(duì)于无线传感器(qì)节(jiē)点无疑是(shì)一个困难的问题(tí)。毕竟当前(qián)的分(fèn)布式计(jì)算仍然局(jú)限在(zài)计算(suàn)机(jī)网络领域。如何将分布式计算和最新的网格计算的(de)思想运用(yòng)到无线传感器(qì)网(wǎng)络上,可能会成为嵌入(rù)式系统领域的下一个方向。