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所有的機器人導航都需要解決這樣的一個(gè)問(wèn)題:機器人如何獲知通往目的地的道路。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中,無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)之間的信息通信路由也是一個(gè)首先要解決的問(wèn)題。如前所述,由于地理信息固定,在WiME中空間路徑規劃和信息通信路由完全可以以相同的方式工作。因此下面以路徑規劃來(lái)說(shuō)明這樣一個(gè)路由存儲和查詢(xún)方式的選擇問(wèn)題。
在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中,無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)由于能量受限,采用的是低功耗嵌入式處理器,其計算能力和存儲空間都有限。WiME也不例外,一般無(wú)法直接存儲路徑信息或者將地圖信息存儲在節點(diǎn)上從而在需要時(shí)計算出最優(yōu)路徑。為此,首先考慮下面的4種方法。
方法1:作為一種常用的方法,可以查詢(xún)整個(gè)地圖的路徑信息。由于房間數n眾多(認為n不小于1000),路徑數據巨大(存在n(n-1)/2條路徑),這樣的地圖可以由1臺或多臺主服務(wù)器提供。任何一個(gè)無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)或鄰近的有限多個(gè)節點(diǎn)都滿(mǎn)足不了這樣的存儲量。一個(gè)自然的方法是將全局地圖存儲到服務(wù)器上,機器人終端在必要時(shí)從服務(wù)器上下載路徑信息。這類(lèi)似于GPS設備的工作方式。
方法2:根據使用的廣播式無(wú)線(xiàn)路由通信協(xié)議,建立一條到目標點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)通信鏈路,并利用建立的這條通信線(xiàn)路作為地理導航線(xiàn)路。
方法3:利用動(dòng)態(tài)路徑規劃的思想,每個(gè)節點(diǎn)存儲與自身相關(guān)的一定范圍內的地理信息,并生成最優(yōu)路徑信息。
方法4:每個(gè)節點(diǎn)存儲全局節點(diǎn)分布的地理信息和連接關(guān)系,在需要時(shí)與臨近的節點(diǎn)協(xié)同計算出最優(yōu)路徑。這是借鑒了計算機網(wǎng)絡(luò )中分布式計算的概念。
每種方法各有其優(yōu)劣。第1種方法修改容易,增加或刪除節點(diǎn)只需要在主服務(wù)器端更新。第2種方法不需要事先知道節點(diǎn)的地理位置信息,整個(gè)路徑信息是動(dòng)態(tài)建立和修改的。第3種方法可以隨著(zhù)道路情況動(dòng)態(tài)調整最優(yōu)路徑。由于節點(diǎn)能夠實(shí)時(shí)觀(guān)察到道路信息,可以引入參數來(lái)反映當前周邊道路狀況,比如道路的堵塞程度,并由此動(dòng)態(tài)維護這樣一個(gè)包含自身及臨近區域的最優(yōu)路徑表。但是這3種方法都是在多跳通信的情況下完成的,返回完整的路徑信息需要較多的通信帶寬和較長(cháng)的通信延時(shí),這對通信協(xié)議的魯棒性提出了挑戰。第4種方法的存儲量相對要小,與節點(diǎn)個(gè)數同數量級,但是多節點(diǎn)協(xié)同的最優(yōu)路徑的實(shí)時(shí)分布式計算對于無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)無(wú)疑是一個(gè)困難的問(wèn)題。畢竟當前的分布式計算仍然局限在計算機網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域。如何將分布式計算和最新的網(wǎng)格計算的思想運用到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )上,可能會(huì )成為嵌入式系統領(lǐng)域的下一個(gè)方向。