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所有的机器(qì)人导航都需(xū)要解决这样(yàng)的一个(gè)问题:机器人如何(hé)获知通往目的地的(de)道路。在无(wú)线传感器网络中,无线节点之间的(de)信息通信路由也是一个首(shǒu)先要(yào)解(jiě)决的问题。如前所述,由于地理信息固定,在(zài)WiME中空间(jiān)路径规划和(hé)信息(xī)通信路由(yóu)完全可以(yǐ)以相同(tóng)的方式(shì)工作。因此下面(miàn)以(yǐ)路径(jìng)规划来(lái)说明(míng)这样一个路由(yóu)存储和(hé)查(chá)询(xún)方式的(de)选择问题(tí)。
在无线传感器网络中(zhōng),无(wú)线节点由于(yú)能量受限,采用的是低功耗嵌入式处理器(qì),其计算能力(lì)和存储空间都有限。WiME也不例外,一般无法直接存(cún)储(chǔ)路(lù)径信(xìn)息(xī)或者将地图信息(xī)存储在(zài)节点上(shàng)从而在需要时计算出最(zuì)优路径。为此,首先考虑下面的(de)4种(zhǒng)方法。
方法1:作为一种常用的方法,可以查询整个地(dì)图的路径(jìng)信息(xī)。由于房间(jiān)数n众多(duō)(认为n不小于1000),路径数据(jù)巨大(存在n(n-1)/2条路径),这样的地图(tú)可以由1台或多台主服务器提供。任(rèn)何一个无线节点或邻近的(de)有限多个节(jiē)点都满足不(bú)了这样(yàng)的存储量。一个自然的(de)方法是将(jiāng)全局地图存(cún)储到服(fú)务器(qì)上,机器(qì)人终端在必要时从服(fú)务器上(shàng)下载路径信息。这类似于GPS设备的(de)工作方式。
方法2:根据使(shǐ)用的广播式(shì)无(wú)线路由通信协议,建立(lì)一条到目标点的无线通信链路,并利用建立的这(zhè)条(tiáo)通(tōng)信(xìn)线(xiàn)路作为地理导航线路(lù)。
方法3:利用动态(tài)路径(jìng)规划(huá)的思想,每个(gè)节点存储与自身相关的一定范围内的地理信息,并生成最优路径信息。
方法4:每个(gè)节(jiē)点存储全局节点分布的地理(lǐ)信息和连接关系,在需要时与临近的节点(diǎn)协同计算出最优路径。这是(shì)借(jiè)鉴了计算(suàn)机(jī)网(wǎng)络中分布式计算(suàn)的概(gài)念(niàn)。
每种方法各有其优劣。第1种(zhǒng)方法修改容易,增加(jiā)或删(shān)除节点(diǎn)只需要在主服务器端(duān)更新。第2种方法(fǎ)不需要(yào)事(shì)先知(zhī)道(dào)节点的地(dì)理位(wèi)置信(xìn)息,整个路径信息是动态建立和修改的。第3种(zhǒng)方法(fǎ)可以随着道路情(qíng)况动态调整最优(yōu)路径。由于节点能够(gòu)实(shí)时观察到道路信息(xī),可(kě)以引入参数来反映当前周边(biān)道路状况,比如(rú)道路的堵塞程度,并由此动态(tài)维护这样一个(gè)包含自身及临近(jìn)区域的最优路径(jìng)表(biǎo)。但(dàn)是这3种方法都是在(zài)多跳通信的情况下(xià)完(wán)成的,返回完整的路径信息需要较(jiào)多的通信带宽和较(jiào)长的(de)通(tōng)信延时,这(zhè)对通信协议的鲁棒(bàng)性提出了挑(tiāo)战。第4种方法的存(cún)储量相对要小,与节(jiē)点个(gè)数同数(shù)量级,但(dàn)是多节点(diǎn)协(xié)同的最优路径的实时分布式计算对于无线传感器(qì)节(jiē)点无疑是一个困难的问(wèn)题。毕竟当前的分(fèn)布(bù)式(shì)计(jì)算仍然局限(xiàn)在计算机网(wǎng)络(luò)领域。如(rú)何将分布式(shì)计算和最新的网格计算的思想运(yùn)用到无线传感器(qì)网络上,可能(néng)会成为嵌(qiàn)入式(shì)系统领(lǐng)域(yù)的下一(yī)个方(fāng)向。