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所有(yǒu)的(de)机器人(rén)导航(háng)都需要解决这样的一个问题:机(jī)器人如何获(huò)知通往目的地的道(dào)路(lù)。在无线(xiàn)传感器网络中,无线(xiàn)节点之间(jiān)的(de)信息(xī)通信路由(yóu)也(yě)是一个(gè)首(shǒu)先(xiān)要解决的问题。如前(qián)所述,由于(yú)地理信息固定(dìng),在WiME中空间路径规划和(hé)信息通(tōng)信路(lù)由完全可以以相同的方式工作。因(yīn)此下面以路径(jìng)规划来说明这(zhè)样一(yī)个路由存储(chǔ)和查询方式的选择问题。
在无线传感器(qì)网络中(zhōng),无线节点由于能(néng)量受限,采用的是低功耗嵌入式处理器,其计算能(néng)力和存储空间都(dōu)有限。WiME也不例(lì)外,一般(bān)无法直接存储路径(jìng)信息或者(zhě)将地(dì)图信息存储在(zài)节点上从而在需要时计算出最优路(lù)径。为此,首先(xiān)考虑下(xià)面(miàn)的4种(zhǒng)方法。
方法(fǎ)1:作为一种常用的(de)方法(fǎ),可以查询整个地(dì)图的路径(jìng)信息。由(yóu)于房间(jiān)数n众(zhòng)多(认为n不(bú)小于(yú)1000),路径数据巨(jù)大(存(cún)在n(n-1)/2条路径(jìng)),这样的地图可以由1台或多台主服务器提供。任(rèn)何一个(gè)无线节(jiē)点或邻(lín)近的有限多个节点(diǎn)都(dōu)满足(zú)不了这样的存储(chǔ)量。一个(gè)自然的方法是(shì)将全(quán)局地图(tú)存储到服务器上,机器人终端(duān)在必要时从服务器上下(xià)载路径信息。这类似于GPS设备(bèi)的工作方式。
方(fāng)法(fǎ)2:根据使用的广播式无线路由通信协议,建立一条到目标点的无线通(tōng)信链路,并(bìng)利(lì)用建立的(de)这(zhè)条通信线路作为地理(lǐ)导(dǎo)航(háng)线路。
方法3:利用(yòng)动态路(lù)径规划的思想,每(měi)个节点存(cún)储与(yǔ)自身相(xiàng)关的一定范围内的地(dì)理(lǐ)信息(xī),并生成(chéng)最优路(lù)径信息。
方法(fǎ)4:每个(gè)节点存储全局节(jiē)点分布(bù)的(de)地(dì)理信(xìn)息和连接关系,在需要时(shí)与临近的节点协同计算出最优路径。这(zhè)是借鉴了计(jì)算机网络中(zhōng)分布式计算的(de)概(gài)念。
每种方法各有其优劣。第1种方法修改容易,增加或删除节点只需要在主(zhǔ)服务器端(duān)更新。第2种(zhǒng)方法不需(xū)要事先知道节点的(de)地理位置信(xìn)息(xī),整个路径(jìng)信息是(shì)动态建立和修改的。第(dì)3种(zhǒng)方法(fǎ)可以随着道路情(qíng)况动态调(diào)整最优路径(jìng)。由于节点能够实时观察到道(dào)路信(xìn)息,可以引入参(cān)数来反映(yìng)当前周边(biān)道(dào)路状况,比如道路的堵塞程度(dù),并由(yóu)此动态维护(hù)这(zhè)样一(yī)个包含自(zì)身及临近(jìn)区(qū)域的最优路径表。但是这3种方法都是在多跳通信的情况下完成的,返(fǎn)回完整的路(lù)径(jìng)信息需要(yào)较多的(de)通信带宽和较长的通信(xìn)延时,这对通信协(xié)议的鲁棒性提出了挑战(zhàn)。第4种方法的存储量相(xiàng)对(duì)要小,与(yǔ)节点个数同数量级(jí),但(dàn)是多(duō)节点协同的最优路(lù)径(jìng)的实时(shí)分(fèn)布式计算(suàn)对于无线传感器节点(diǎn)无疑是一个困难的(de)问题。毕竟当前的分(fèn)布式(shì)计算(suàn)仍然(rán)局(jú)限在计算机网络(luò)领域。如何(hé)将分布式计算(suàn)和最新(xīn)的(de)网格计算的思(sī)想(xiǎng)运用到(dào)无线传(chuán)感器(qì)网络上,可能会成为嵌(qiàn)入式系统领域的下一个方向。