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所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(huò)知(zhī)通(tōng)往目的(de)地的道路。在(zài)无线传感器(qì)网(wǎng)络中,无线节点之间(jiān)的信息通(tōng)信路由也是一个首先要(yào)解决的问题。如前所(suǒ)述(shù),由于地理(lǐ)信息固定,在WiME中空间(jiān)路径(jìng)规划和信息通信(xìn)路由(yóu)完全(quán)可以以(yǐ)相同的方式工作。因此下面以(yǐ)路径规划来说明这样一个路由存储(chǔ)和查询方式的选(xuǎn)择问题(tí)。
在无(wú)线传(chuán)感(gǎn)器网络(luò)中,无线(xiàn)节点由于能量受限,采用的是低功耗(hào)嵌入(rù)式(shì)处理器,其(qí)计(jì)算能力(lì)和存储空间(jiān)都有限。WiME也不例外(wài),一般无法直接(jiē)存(cún)储路(lù)径信息(xī)或(huò)者将地图(tú)信息存储在节点上从(cóng)而在(zài)需要时计算出最优路径(jìng)。为此,首先考虑下(xià)面的4种方法。
方法1:作为(wéi)一种常用的(de)方法,可(kě)以查询整个地图的路径(jìng)信息。由(yóu)于房间数n众多(认为n不小于1000),路(lù)径数据巨大(存在n(n-1)/2条(tiáo)路(lù)径),这样的地图可以由1台或多台主服(fú)务器提供。任何一个无线节点或(huò)邻近(jìn)的(de)有限(xiàn)多个节(jiē)点都满足(zú)不了(le)这(zhè)样(yàng)的存储量。一个自然的方法是将全局地(dì)图存储到服务(wù)器上,机(jī)器人终端在必(bì)要(yào)时从服务器(qì)上(shàng)下(xià)载路(lù)径信息。这类似(sì)于GPS设备的工作方式。
方法2:根据使(shǐ)用(yòng)的广播式(shì)无线路由通信协议,建立一条到目标点(diǎn)的无线通信链(liàn)路(lù),并利用建(jiàn)立(lì)的这条通信线(xiàn)路作为地理导航线路。
方法3:利用动态路径(jìng)规划的思想,每个节(jiē)点(diǎn)存储与(yǔ)自身(shēn)相关的一(yī)定(dìng)范围内(nèi)的地理(lǐ)信(xìn)息,并生(shēng)成最优路径信息。
方法4:每(měi)个节点(diǎn)存(cún)储全局节点分布的地理信息和连接关系(xì),在需要时与临近的节点协同计算出最优路径。这是借鉴了(le)计算机网络(luò)中分布式计算(suàn)的概念。
每种方法(fǎ)各有其优劣。第1种方法修改容(róng)易,增(zēng)加或删(shān)除节点只(zhī)需要在(zài)主服务器(qì)端更新。第2种(zhǒng)方法不需要事先知道节(jiē)点的(de)地理(lǐ)位置信息,整个(gè)路径信息(xī)是动态建立和修改的(de)。第(dì)3种方法可(kě)以随(suí)着道路(lù)情况动态调(diào)整最优路径。由于节点能(néng)够实时观察到(dào)道路信息,可以引入参(cān)数来反映(yìng)当前周(zhōu)边道(dào)路状况,比如道路的堵塞程度,并(bìng)由(yóu)此动态(tài)维(wéi)护这样一(yī)个包含自身及临近(jìn)区域的最优路径表。但是这3种方法都是在多(duō)跳通信的(de)情况下完(wán)成的(de),返回(huí)完整的路径信息(xī)需要较多的通信带宽(kuān)和较长的通(tōng)信延时,这(zhè)对通信协议的鲁棒性提出了挑(tiāo)战。第4种方法的存储量相对要(yào)小(xiǎo),与节(jiē)点个数(shù)同数(shù)量级,但是多节点协同(tóng)的最优路径的实时分布(bù)式计算对于无线传感器(qì)节点无疑是一个困难的问题。毕(bì)竟当(dāng)前的分布式计算仍(réng)然局限在计算机网络领域(yù)。如何将分布式计算和最新的网格计算的思想运用到无(wú)线传感器网络(luò)上,可能会成为嵌入式系统领域的下(xià)一个方(fāng)向。