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所有的机器人导航都需(xū)要(yào)解决(jué)这样的一个问题:机器人如(rú)何获知(zhī)通往目的地的道路。在无线(xiàn)传感器网络中,无线节点之间(jiān)的信息通信路由也是一个首(shǒu)先要解决的问题。如前所述,由于地(dì)理信息固(gù)定,在WiME中空间路径规划和信息通信路由(yóu)完(wán)全可以以相同的方式(shì)工作。因此(cǐ)下面(miàn)以路径(jìng)规划来说明(míng)这样一(yī)个路由存储(chǔ)和查(chá)询方式的选择问题。
在无线传感器网(wǎng)络中,无线(xiàn)节点由于能量受限,采(cǎi)用(yòng)的是(shì)低功耗嵌入式处理器,其计算能力和(hé)存储空(kōng)间都有限。WiME也不(bú)例外,一(yī)般无(wú)法直接存储路(lù)径信息或者将地图信息存储在节点上(shàng)从(cóng)而在需要时计算出最(zuì)优(yōu)路径。为(wéi)此,首先考(kǎo)虑下面的4种方法。
方法1:作(zuò)为(wéi)一(yī)种常用的方法,可以查询整个地图(tú)的路径信息。由于房间数n众多(认为n不(bú)小于(yú)1000),路径数据巨大(存在(zài)n(n-1)/2条路径),这样的地图可以由1台或多台主服务(wù)器提供。任(rèn)何一个无线节点或邻近的(de)有限(xiàn)多个节点(diǎn)都满足不了这样的(de)存储量。一(yī)个自然的方法是将全(quán)局地图存储(chǔ)到服务器(qì)上,机器人终端在必(bì)要时从(cóng)服务器上下(xià)载路径(jìng)信息。这类似于GPS设备的工(gōng)作方式。
方法2:根据使用的广(guǎng)播(bō)式无线路(lù)由通信(xìn)协议,建立一条到(dào)目标点的无线通信链路,并利(lì)用建立的这条通信线路作为(wéi)地(dì)理导航线路。
方法3:利用动态路径规(guī)划的思想,每个节(jiē)点(diǎn)存储与自(zì)身相关的一定范(fàn)围内的地理信息(xī),并生成最优(yōu)路(lù)径信息。
方法4:每(měi)个节点存储全局节点分布的地理信息和连接关系,在需要(yào)时与临近(jìn)的(de)节点协同计算出最优(yōu)路(lù)径。这是借鉴了(le)计算机网络中分(fèn)布(bù)式(shì)计算的概念。
每种方(fāng)法(fǎ)各有其优劣(liè)。第1种方法修(xiū)改容易,增加或删除节点只需要在主服务器端(duān)更新。第2种方法不(bú)需要事先知道节点的地理位置信息,整个路径信息是动态(tài)建立(lì)和(hé)修改的。第3种(zhǒng)方法可以随着道路情况动(dòng)态调整最(zuì)优路径。由(yóu)于节点能够实时观察到道路信息,可以引入参数来反(fǎn)映当(dāng)前(qián)周边道(dào)路状况,比如道路的(de)堵塞程(chéng)度,并(bìng)由此(cǐ)动态维护(hù)这(zhè)样一个包含(hán)自身及临近区域的最(zuì)优路径表。但是这3种方法都是在多跳通(tōng)信的情(qíng)况下完成的,返回完整的路径(jìng)信息需(xū)要(yào)较多的通信带宽和较(jiào)长的通信延时,这对通信协议(yì)的鲁(lǔ)棒(bàng)性提(tí)出了挑战(zhàn)。第4种方法的(de)存储量相对要小,与节点个(gè)数同数量级,但是多节(jiē)点协同的最优路径的实时(shí)分(fèn)布式计算对于无(wú)线传感器节点无疑(yí)是一个困难的问题。毕竟当前的分布(bù)式计算仍然局限在计算机(jī)网(wǎng)络领域。如何将分布式计算和最新(xīn)的网格计算的思想运(yùn)用到无线传感器网(wǎng)络上,可能(néng)会成为嵌入式系(xì)统领域的下(xià)一个方向。