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所有(yǒu)的(de)机(jī)器人导(dǎo)航都(dōu)需(xū)要解决(jué)这样的一个(gè)问题:机器人如(rú)何获知通往(wǎng)目的地的道路。在无线传感器(qì)网络中,无线(xiàn)节点之间的信息(xī)通信路由(yóu)也是一个首(shǒu)先要解决的问题。如(rú)前所(suǒ)述,由于地理信息固定,在(zài)WiME中空间路径规划和信息通信(xìn)路由完(wán)全可以以相同的(de)方式工作。因此下(xià)面(miàn)以路径规划来(lái)说(shuō)明(míng)这样一个路由存储和查询方式的选择问(wèn)题。
在(zài)无线传感器网络中,无线节点由于能(néng)量(liàng)受限,采用的是低功(gōng)耗(hào)嵌(qiàn)入式处理器,其(qí)计(jì)算能(néng)力和存储空间都有限。WiME也不例外,一般无法直接存储(chǔ)路径信息(xī)或者将(jiāng)地图(tú)信(xìn)息存储在节点上从而在需要时(shí)计算出最优路径。为此,首先考虑下面的4种方法。
方(fāng)法1:作为一种常用(yòng)的方法,可以查询整个地图(tú)的路径信息。由于房间(jiān)数(shù)n众多(认为(wéi)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(de)地(dì)图可以由1台或多台主(zhǔ)服务器提供。任(rèn)何一个无(wú)线节点或邻(lín)近的有限多个节点都满足不了(le)这样的存储量。一(yī)个自然的方法(fǎ)是将全局地图存储到服务器上,机器人终(zhōng)端在必(bì)要时从服务器上下载(zǎi)路径信息(xī)。这(zhè)类(lèi)似于GPS设备的(de)工作方式。
方(fāng)法2:根(gēn)据使用的广播式(shì)无线路(lù)由通信协议,建(jiàn)立一(yī)条(tiáo)到目标点的无线通信链路,并(bìng)利用建立的这条通信线路作为(wéi)地(dì)理导(dǎo)航线路。
方法3:利用动态路径规划的思想,每个节点(diǎn)存储与(yǔ)自身(shēn)相(xiàng)关的一定范(fàn)围(wéi)内的(de)地(dì)理信息,并生(shēng)成最优路(lù)径(jìng)信息。
方法4:每个(gè)节(jiē)点存储全局节点(diǎn)分布的地理信息(xī)和连接(jiē)关(guān)系,在需要(yào)时与临近(jìn)的节点协同计算(suàn)出(chū)最优路径。这是借鉴了(le)计算机网络中分布式计算的(de)概念。
每种方法(fǎ)各(gè)有其(qí)优(yōu)劣。第1种方法(fǎ)修改容易,增加或(huò)删(shān)除节点只(zhī)需(xū)要在主服务器端更新。第2种方法不需要事先知(zhī)道节(jiē)点的地理(lǐ)位(wèi)置信息,整个路径信息是动态建立和修改(gǎi)的。第3种(zhǒng)方法可(kě)以随着道路情况动态调(diào)整最优路径。由于节点能够实时观(guān)察到道(dào)路信息,可以引入参数来反映当前周边道路状况,比(bǐ)如(rú)道(dào)路的堵塞程度,并由此动态(tài)维护(hù)这样一个包含自(zì)身及临近区(qū)域的最优路径表(biǎo)。但(dàn)是(shì)这3种方法都是在多跳通信的情况(kuàng)下完成的,返回完整的路径信(xìn)息需要较多的(de)通信带宽和(hé)较长的通(tōng)信延时,这对通信协议的(de)鲁棒性提出了(le)挑战。第4种(zhǒng)方(fāng)法的存储(chǔ)量(liàng)相对要小,与节(jiē)点个数同数量级(jí),但(dàn)是多节(jiē)点(diǎn)协同的(de)最优路径的实时分(fèn)布式计算对于无线传(chuán)感器节(jiē)点无疑是一(yī)个困难的问题。毕竟(jìng)当(dāng)前的分布(bù)式(shì)计算仍(réng)然局限在计算机网络领域。如何将分布式计算和(hé)最新的网格计算的(de)思想(xiǎng)运(yùn)用(yòng)到无线传感器网络上,可能会成为嵌入式系统领域的下(xià)一个(gè)方向。