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所有(yǒu)的机器人导(dǎo)航都需要(yào)解(jiě)决这样的一个问题:机器(qì)人如何获知通往目(mù)的地的道路(lù)。在无线(xiàn)传感器网络中,无线(xiàn)节点之(zhī)间的信息通信路由也是一个首先要(yào)解决的问题。如前所述,由于地理(lǐ)信息固定,在(zài)WiME中(zhōng)空间路径规划和信息(xī)通信路由完全可以(yǐ)以相同的方式工作。因(yīn)此下面(miàn)以路径(jìng)规划来(lái)说(shuō)明这样一个路由存储和查询方式的选(xuǎn)择问题。
在无线传感器网络中,无线节(jiē)点(diǎn)由于(yú)能量(liàng)受限,采用的(de)是低功耗嵌入式(shì)处(chù)理(lǐ)器,其(qí)计(jì)算能力(lì)和存储空间都(dōu)有限(xiàn)。WiME也不例外,一般无法(fǎ)直接存储路(lù)径(jìng)信息(xī)或者将地图信息(xī)存储在节点上从而在(zài)需要时计(jì)算(suàn)出最(zuì)优路径。为此,首先考虑下(xià)面的(de)4种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)。
方法(fǎ)1:作为一种常用的方法(fǎ),可(kě)以查询整个地图(tú)的路径信息(xī)。由于房(fáng)间数n众(zhòng)多(认为n不小(xiǎo)于(yú)1000),路径数据巨大(dà)(存在(zài)n(n-1)/2条路(lù)径),这(zhè)样的地图可(kě)以由(yóu)1台(tái)或多台(tái)主(zhǔ)服务(wù)器提(tí)供(gòng)。任(rèn)何一个无线节点或邻近的有限多个节点都满足(zú)不了这样的存储量。一个自然的方法(fǎ)是将(jiāng)全(quán)局地图存储到服务器(qì)上,机器(qì)人终端在必要时从服务器上下载路径信息(xī)。这(zhè)类似于GPS设备的工(gōng)作方式(shì)。
方法2:根据使(shǐ)用的广(guǎng)播式(shì)无线路由通信协议(yì),建立(lì)一(yī)条(tiáo)到目标点的无线通信链路(lù),并利用建立的这(zhè)条通信线(xiàn)路作为地(dì)理导航线路(lù)。
方法3:利用动态路径规划(huá)的思想(xiǎng),每个节点存储与(yǔ)自身相(xiàng)关的一定范围内(nèi)的(de)地理(lǐ)信息(xī),并生(shēng)成最优路径信息(xī)。
方法4:每个节点存储全局(jú)节(jiē)点分布的地(dì)理信息和连接关系,在(zài)需(xū)要时与临近的(de)节点协同计算(suàn)出最优路径。这是借鉴了(le)计算机网络(luò)中(zhōng)分(fèn)布(bù)式计算的概(gài)念。
每(měi)种方(fāng)法(fǎ)各有其优劣。第(dì)1种方法修改(gǎi)容(róng)易(yì),增加或删除节点(diǎn)只需要在主服务器端更新。第2种方法不需(xū)要事先知道节点的(de)地理位(wèi)置信息(xī),整个(gè)路径信息是动态建立和修改的(de)。第(dì)3种(zhǒng)方法可以随着道路情况动态(tài)调整最优路径。由于节(jiē)点(diǎn)能够实(shí)时(shí)观察到道(dào)路信息,可以引入(rù)参数(shù)来反(fǎn)映当前周边道路(lù)状况,比如道路的堵塞程度,并由此动态(tài)维护(hù)这(zhè)样一个包含自身及临近区域的最优(yōu)路径表。但是(shì)这3种方法都是在多跳通信的情(qíng)况下完成(chéng)的(de),返回完整的路径信息需要较(jiào)多的通信带宽和较长的通信(xìn)延时,这对通信(xìn)协议的鲁棒性(xìng)提出了挑战(zhàn)。第(dì)4种方法的存储量相对要小(xiǎo),与节点个(gè)数同(tóng)数量级,但是(shì)多节点协同的最(zuì)优路径(jìng)的实时分布式计算(suàn)对于无线传感器节点无疑是一个困难的问(wèn)题。毕竟当前的分布式计算仍(réng)然局限(xiàn)在计(jì)算(suàn)机网络领域。如何将(jiāng)分布式计算和最新的网格计算的(de)思(sī)想运用到无线传感器(qì)网络上,可能会成为(wéi)嵌入式系统领(lǐng)域的下一个方向。