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所有的机(jī)器人导(dǎo)航都需要解决这(zhè)样的一个(gè)问题:机(jī)器(qì)人(rén)如何获知通往目的地的道路。在(zài)无线传感(gǎn)器网络中,无线节点之间的信息通信路由也是一(yī)个首(shǒu)先要解决的问题。如前所述,由于地理信息固定,在WiME中空间路径规划和信息通信路由完(wán)全可以以相同的方(fāng)式工(gōng)作。因此下面以路径规划(huá)来(lái)说明这样(yàng)一(yī)个(gè)路由存储和查询方式的选择问(wèn)题。
在(zài)无线传感器网(wǎng)络(luò)中,无线节(jiē)点由于能量受限,采用(yòng)的是低功耗嵌入(rù)式(shì)处理器,其(qí)计(jì)算能力和存储空间都有限。WiME也不例(lì)外,一般无法直(zhí)接存储(chǔ)路径信息或者将地图信(xìn)息(xī)存储(chǔ)在节点上从而在需要(yào)时(shí)计算出最(zuì)优路径。为(wéi)此(cǐ),首先考虑(lǜ)下(xià)面的4种方法(fǎ)。
方法(fǎ)1:作为一种常(cháng)用的方法,可以查询(xún)整个地图的路径信息。由(yóu)于(yú)房间数n众多(认为(wéi)n不小于1000),路(lù)径数据巨(jù)大(存在n(n-1)/2条路(lù)径),这样的地图可以由1台或多台主服务器提供。任(rèn)何(hé)一个无线(xiàn)节点或邻近的有限多个节(jiē)点都满足不了这样的存储量。一个自然的方法是(shì)将全局地图存储到服务器上,机器人终端(duān)在必要时从(cóng)服务器上(shàng)下(xià)载路径信息。这类似于GPS设备的工作方式。
方法2:根据使用的广播式无线路由通信协议,建立(lì)一条到目标点(diǎn)的无线通信链路,并利用建立的这条通(tōng)信线路作为地理(lǐ)导航线路(lù)。
方法3:利用动(dòng)态路径规划(huá)的思想,每个节点存储(chǔ)与自身(shēn)相关(guān)的(de)一定范围内的地(dì)理信息,并生成最优(yōu)路(lù)径信息。
方(fāng)法4:每个节点存储全局节点分布的地理信(xìn)息和连接关系,在需要时与(yǔ)临近的节点(diǎn)协(xié)同计(jì)算出最优路径。这是(shì)借鉴(jiàn)了计算机网(wǎng)络中分布式计算的概(gài)念。
每种方法各有其优劣。第1种方法修改容(róng)易,增加或删除节点只需要在主服务(wù)器端更新。第2种方法不需要事先知道节(jiē)点的地理位(wèi)置(zhì)信息,整个路径信息是动态(tài)建立和修(xiū)改的(de)。第3种方法可以随着道路情况动态调(diào)整最优路(lù)径。由(yóu)于节点能够实时观(guān)察到道(dào)路信息,可(kě)以引入(rù)参数(shù)来(lái)反映当(dāng)前周(zhōu)边道路状况(kuàng),比如道路的堵塞程度(dù),并由此动(dòng)态维(wéi)护这样一个包含自身及临近区域的最优(yōu)路径(jìng)表。但是这3种方法都是在多跳(tiào)通信的情况下完(wán)成的(de),返(fǎn)回完(wán)整(zhěng)的(de)路径信(xìn)息(xī)需要较多的通信带宽(kuān)和较长的通信延时,这(zhè)对通信协议的鲁棒性(xìng)提出了挑(tiāo)战。第4种方法的存(cún)储量相对要(yào)小,与节点(diǎn)个数同数量级,但是多节(jiē)点协同的最优路径(jìng)的实时分布(bù)式计(jì)算对于无线传感器节点无疑(yí)是一(yī)个困(kùn)难的问题(tí)。毕竟当前的分布式(shì)计算(suàn)仍然局限在计算机网络领域。如何将分(fèn)布式(shì)计(jì)算和最新的(de)网格计算的思(sī)想运用(yòng)到无线传(chuán)感器网络上,可能会成为嵌入式系统(tǒng)领域的(de)下一(yī)个方向。