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所有的机器人导航都需要解决(jué)这(zhè)样的一个问题:机(jī)器人如何获(huò)知(zhī)通(tōng)往目的地的道路。在无(wú)线传感器网络中,无线(xiàn)节点(diǎn)之(zhī)间的信(xìn)息(xī)通信路由也是一个(gè)首先(xiān)要解(jiě)决的问题(tí)。如前所述,由于(yú)地理信息固定,在WiME中(zhōng)空间路径规划和信息通信路由完全可以以(yǐ)相同的方式工作。因此下面以(yǐ)路(lù)径(jìng)规划来说明这样一个路(lù)由存储和查询(xún)方式的选择(zé)问题。
在无线(xiàn)传感(gǎn)器(qì)网络(luò)中,无(wú)线节点由于能量受(shòu)限,采用的是低功耗(hào)嵌入式处(chù)理器,其计算能力和存(cún)储空间都有限。WiME也不例(lì)外,一般无法直接存储路径信息或(huò)者将地图信息(xī)存储(chǔ)在节点上从而在需要时计算出最优(yōu)路径。为此,首先考虑下(xià)面的(de)4种(zhǒng)方法(fǎ)。
方法1:作为一种(zhǒng)常用的方法,可以查询整个地图的路径信息。由于房间数n众多(认为n不小于1000),路径数据巨大(dà)(存在(zài)n(n-1)/2条路径),这样的地(dì)图可以由1台(tái)或多台主服务(wù)器提供。任何一(yī)个无线节(jiē)点或邻近的有限多个节点(diǎn)都满足不了这样的(de)存储(chǔ)量。一个自然的(de)方法是(shì)将全局(jú)地图存储到(dào)服务器上,机器人终端(duān)在必(bì)要时(shí)从(cóng)服务器上下载路径信息。这类似于GPS设备的工作方式。
方法2:根据使(shǐ)用的广播式无(wú)线路由通信协(xié)议(yì),建立一条到目标点的无线通信链路(lù),并利用(yòng)建立的这条通(tōng)信线路作为地(dì)理导航线路。
方法3:利用动态路径规划的思想,每个节点(diǎn)存储与自身(shēn)相(xiàng)关的一定范围(wéi)内的地理信息,并生成最优路径信息。
方法4:每(měi)个节点存储全(quán)局节点分布的(de)地理信息和连接关系,在(zài)需要(yào)时与临近的节点协同计算出最优路径。这是(shì)借(jiè)鉴了计(jì)算机网络中分(fèn)布式计算的概念。
每种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)各有其优劣。第1种方法修改容易(yì),增加或(huò)删除节点只(zhī)需要在主服务器端更新。第2种方法不需要事先知道节点的地理位置信息,整个路(lù)径(jìng)信息是动态建立和修改(gǎi)的。第3种方法可以随(suí)着道路情况(kuàng)动态调整最优路(lù)径。由于节点能够(gòu)实时观察到道路信息,可(kě)以引入(rù)参数来反映(yìng)当前周边道路状况(kuàng),比如道路(lù)的堵塞程度,并由此动态维(wéi)护这样一(yī)个(gè)包含自(zì)身及(jí)临(lín)近区域的最优路径(jìng)表。但是(shì)这(zhè)3种方法都(dōu)是在多跳通信的情况下完(wán)成的,返回(huí)完整的路径信(xìn)息需要较多的通(tōng)信带(dài)宽和较长的通信延时,这对通信协议的鲁棒性提出了挑战。第4种方法的(de)存储(chǔ)量相对要小,与节点(diǎn)个数同数量级,但是(shì)多节点协同的最优(yōu)路径的实(shí)时分布式(shì)计算对于无(wú)线(xiàn)传感器节点无疑是一个困(kùn)难的问题(tí)。毕竟当前的分(fèn)布式计算仍然局限在计算机网络(luò)领域。如何将分布(bù)式计算和最新的网格计算的思想运用到无线传感器网络上(shàng),可能会成为嵌入式(shì)系统(tǒng)领域的下一个方向。