新测度下交通传感器布局的建模与优化

交通传感器网络节点的布局关系到智能交通系统的经济效益.文中利用交通信息空间特性的新测度,在传感器最大信息价值和最小投资成本的博弈中建立了最大综合价值优化模型,并通过构造有向图将模型求解转化为有向图的最短路问题,分析了该模型的相关参数并给出了各参数的数学描述和标定方法.为了简化问题,在最大综合价值模型的基础上给出了简化模型,并推导出传感器个数与综合价值的函数关系.最后通过北京市三环路传感器布局实例,确定了北京市三环路的最优断面传感器个数为142,最佳布设间距约为676m.结果表明,与广泛应用的图论模型相比,文中模型不但能确定最优传感器的个数,还能给出各传感器的最佳位置.针对不同情形对模型各参数进行标定,结果表明,文中模型易于扩展到不同城市、不同道路条件、不同传感器类型的情形,具有很好的普适性.     

道路交通场景事件的语义解释方法

针对传统道路交通事件语义解释方法依赖于定量数学建模方法,且底层语义概念与高级事件表达之间存在语义鸿沟的问题,提出了基于动态描述逻辑框架的事件语义定性表达和推理新方法.首先,对静态道路场景信息进行分类标记,构建交通领域本体模型,给出了本体知识库实时修改算法;其次,基于动态描述逻辑的动作公理,提出了描述车辆运动变化的运动模式集,实现了对一定约束条件下车辆机动能力范畴的刻画;最后,将事件语义解释过程抽象简化为目标的实现过程,提出了子目标生成以及实现规则,达到了依据交通事件语义解释交通态势变化过程的目的.实验结果表明:领域本体知识库的定义明确,拥有统一的框架结构,便于理解,且具有通用性;动态描述逻辑良好的表达和推理能力增强了事件语义描述的可靠性,较好地解决了语义鸿沟问题.     

水文遥测系统运行可靠性的监测方法及推理模型

研究水文遥测系统的可靠性运行状态的监测问题,对于包括众多无人测站的水文遥测系统来说尤其重要。给出系统的完整性及完整性指标－完整度的定义;提出并研究基于多传感器信息融合技术的系统完整性监测与估计方法;建立基于模糊推理方法的系统完整性信息融合监测模型。该模型对描述水文遥测系统的完整度具有可操作性。利用该模型,根据所选取的系统完整性环境中的指标参数,即可推理出系统的完整度。     

基于T-S模糊模型的观测器和动态输出反馈容错控制器设计

针对具有执行器故障和传感器故障的非线性系统,提出了一种基于T-S模型的观测器设计和动态输出反馈控制器设计方法。首先,将非线性系统转化为T-S模型,以此模型作为设计模型,利用扩展传感器故障为辅助状态向量的方式,将系统扩展为增维的T-S描述系统;然后,针对增维的T-S描述系统,设计模糊自适应观测器以达到对非线性系统的状态、执行器和传感器故障同时估计的目的;最后,基于观测器对传感器和执行器故障的估计,设计了一种动态输出反馈容错控制器以达到容错控制的目的,其中以线性矩阵不等式的方式给出了观测器和容错控制器存在的充分性条件。通过实例仿真验证了该文设计方法的有效性。     

新闻文本中事件语义表示

事件是比"概念"粒度更大的知识表示单元,更符合人类的认识过程.事件作为新闻文本的知识单元,结合新戴维森事件语义和6要素事件模型,给出了一个新的事件形式化表示方法;扩展不同的操作算子给出了修饰事件要素的模糊信息、对象、时态与环境的形式化表示方法;使用描述逻辑方法描述了事件对象要素中的概念,给出了新闻文本中事件关系形式化的表示方法.实例表明,该方法能够较好地表示新闻文本中的事件语义.     

一种适用于道路交通的传感器网络节点语义编码设计

分析适用于道路交通传感器网络(TSN)节点语义编码结构,本编码结构包括节点的网络语义、位置语义和信息语义3部分;接着对各部分进行详细的语义编码设计,通过划分不同的功能域,对传感器网络节点语义进行描述和编码;最后以用于道路交通流量信息获取的地磁传感器网络设备为例,给出具体的网络节点语义编码结果,并讨论本编码设计的优点和应用场景.研究结果表明:基于本方法的交通传感器网络节点语义编码可以应用于交通系统规划与管理、交通信息服务等领域,为推动交通信息共享和交通传感器网络节点语义编码标准化提供支持.     

DoS攻击下信息物理系统事件触发保性能控制

针对信息物理系统的安全控制问题,提出拒绝服务攻击下基于事件触发的保性能控制方法.首先,考虑到拒绝服务攻击行为的随机特性,将拒绝服务攻击描述为具有固定丢包数的伯努利随机分布过程;其次,为了降低网络通信负担,采用离散事件触发通信机制对传感器的量测信息进行传输;随后,根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出拒绝服务攻击下系统稳定的充分条件,进而在给定的保性能水平下设计了基于事件触发机制的保性能控制器;最后,通过仿真实例验证了所提出控制方法的正确性和有效性.     

模糊本体结构及基于NGD的隶属度确定

本体能够形式化地描述特定领域的概念、术语及关系,但不能表达模糊的信息.为此将模糊描述逻辑应用在本体构建中,提出一个5元组的模糊本体模型,由概念集、角色集、实例集、模糊断言集和模糊关系集构成.基于Tableaux算法思想并结合算例,给出模糊本体模型推理问题的求解方法.针对模糊本体模型的隶属度计算问题,结合Google搜索,利用标准化谷歌距离(normalized Google distance,NGD)演算法,以实时且完全在线处理的方式计算关键词的相关性,并最终转化为模糊本体中的隶属度.     

基于Vague集的模糊信息融合研究

在分析模糊信息融合局限性,并介绍Vague集概念的基础上,提出了基于Vague集的模糊信息融合方法．给出了该方法的数学描述、数据组织、结果评价等概念及算法实现过程．并以传感器一目标模型为例,演示和分析了该方法的应用及评价过程．从结果看,基于Vague集方法进行模糊信息融合是简易、高效和可靠的．     

一种基于工作流技术的调度方法

针对传统调度模型在描述复杂生产过程时所面临的模型规模庞大,模型可读性差等问题,提出了一种基于工作流技术的调度模型(WTSM),它通过基于活动的建模并在活动定义中内嵌事件—条件—行为(ECA)规则来达到缩小模型规模,增强模型动态描述能力的目的。同时WTSM定义了独立的资源模型,使之能够更好的支持资源定义以解决资源调度问题。然后采用工作流技术建立相应的调度系统(WTSS),法跟引擎与调度器集成并通过运行模型实例来获得调度方案。实例表明该方法具有模型规模小和调度速度快等优点。     

配电自动化无线专网中基于干扰抑制的小区深度覆盖和频谱分配策略

针对配电自动化系统宏微同频组网方式下的小区深度覆盖和资源分配问题,通过联合考虑宏微基站间联合传输、宏基站动态几乎空白子帧(almost blank subframe,ABS)配置和微小区间合并,构建了一个以最大化网络加权和速率为目标的非线性优化问题,进而提出一种基于干扰抑制的小区深度覆盖和频谱分配算法.该算法根据网络当...     

基于递归神经网络模型的传感器非线性动态补偿

讨论了递归神经网络模型在传感器非线性动态补偿中的应用，给出了递归神经网络模型的结构及相应的训练算法．递归神经网络模型本身具有动态映射能力，其结构仅与输入层和中间层的节点数有关，且不需要知道被补偿传感器的结构特性(如输出、输入的最大延迟)等先验知识，简化了动态补偿器的结构设计．采用递推预报误差算法训练神经网络，具有收敛速度快、收敛精度高的特点．实验结果表明，经过补偿后的传感器具有期望的输入输出特性，应用递归神经网络对传感器进行非线性动态补偿是一种行之有效的方法．     

基于改进CNN-GRU网络的多源传感器故障诊断方法

提出一种复杂系统内多源传感器的故障诊断方法.利用多源传感器数据之间的相关性,使用卷积神经网络提取不同传感器之间的联系和特征.在卷积网络中,设计了传感器数据标定模块使得网络更关注学习与故障信号相关的传感器数据.利用循环网络对传感器自身的时序特征建模,引入跳跃连接和辅助损失函数降低网络的训练难度.最后综合时空特征,一次计算得到故障分类结果和故障参数估计.仿真结果表明,改进后的CNN-GRU网络能够实时准确地诊断传感器的固定偏差故障和漂移偏差故障,传感器数据标定模块和跳跃连接的引入有效地提高了诊断算法的准确率和精度.      

基于WSN的灾难现场最优逃生路径规划

针对当前建筑灾难救援中存在的诸多亟需解决的问题,利用布设在建筑物内的无线传感器网络获取实时信息,根据灾难现场的全局环境信息及其变化趋势,建立灾难威胁模型.利用改进的蚁群算法DACA(Dijkstra antcolonyalgorithm)实现逃生路径规划:一方面有效利用Dijkstra算法的优点改进蚁群算法,另一方面通过改进信息素浓度更新机制来改进蚁群算法的性能.在动态的灾难环境中,该方法能够在建筑物处于紧急状态时给出优化的人员疏散策略,有效实现被困人员逃生和消防员营救的路径导航,减少人员伤亡,提高救援效率.     

基于ZigBee和GPRS的大气污染监测系统设计

设计一种基于ZigBee和GPRS的大气污染监测系统,该系统由资源层、中间层和应用层3部分组成。资源层采用ZigBee模块作为无线组网模块,利用STM32F107单片机作为控制芯片,与传感器一起组成一个监测节点;传感器采集的数据经过单片机处理后,以串行通信协议发给ZigBee模块,再通过无线传感器网络发送到数据集中器;集中器由ZigBee模块、单片机和GPRS模块组成,集中器将收到的数据通过GPRS模块发送给服务器,并实时存入数据库。中间层负责对传感器网络进行管理。应用层通过中间层对数据库进行访问,得到相关的监测信息并对空气质量状况做出报道。     

交通网络演化规律

基于城市空间结构与交通系统的动态互馈原理和交通系统的内在运行机制,以微观机理融合宏观机制为指导思想构建交通网络演化模型与算法,研究交通网络演化规律.在短期内,纳入道路用户外部性构造目标函数,进而建立交通系统最优模型;在较长时期,利用交通系统和城市空间结构之间的动态互馈作用、区域间经济联系的概念以及无标度网络演化规则的设计理念设计交通网络演化规则,刻画演化机制.实例研究表明,随着网络的演化,出现了层次现象并越来越清晰,更为重要的是,交通网络总费用随之下降;利用介数中心性定义了一种新的交通网络熵,该网络熵也呈现减小趋势,揭示了随着交通网络渐进地向有序演化,交通系统性能得以不断优化.     

Mining Sensor Data in Cyber-Physical Systems

A Cyber-Physical System （CPS） integrates physical devices （i.e.,sensors） with cyber （i.e.,informational） components to form a context sensitive system that responds intelligently to dynamic changes in real-world situations.Such a system has wide applications in the scenarios of traffic control,battlefield surveillance,environmental monitoring,and so on.A core element of CPS is the collection and assessment of information from noisy,dynamic,and uncertain physical environments integrated with many types of cyber-space resources.The potential of this integration is unbounded.To achieve this potential the raw data acquired from the physical world must be transformed into useable knowledge in real-time.Therefore,CPS brings a new dimension to knowledge discovery because of the emerging synergism of the physical and the cyber.The various properties of the physical world must be addressed in information management and knowledge discovery.This paper discusses the problems of mining sensor data in CPS：With a large number of wireless sensors deployed in a designated area,the task is real time detection of intruders that enter the area based on noisy sensor data.The framework of IntruMine is introduced to discover intruders from untrustworthy sensor data.IntruMine first analyzes the trustworthiness of sensor data,then detects the intruders＇ locations,and verifies the detections based on a graph model of the relationships between sensors and intruders.     

传感器网络同步态的节点故障诊断算法

首先介绍了复杂网络同步态的概念,以传感器量测数据为节点,定义了随时间动态变化的传感器网络,采用数学分析方法定量描述了传感器网络的动力学机制,给出了传感器网络同步态的数学定义、计算方法及其实际的物理含义。理论推导表明,同步态从全局角度评价传感器网络的健康程度,以量测数据距离关联性定义复杂网络的耦合矩阵A=(aij)N×N,并以该耦合矩阵零特征值对应的左特征向量(ξ1,ξ2,...,ξN)来刻画传感器网络节点的局部细节信息,进而衍生出基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法,实现传感器网络的故障诊断。实验仿真了由100个传感器组成的复杂网络,采集了在稳定运动60s期间的的量测数据,每个量测数据长度为5 000,其中有3个传感器处于间歇增益故障状态,以此来验证基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法的有效性。结果表明,该算法不仅可以很好地跟踪整个传感器网络的工作状态,实时监测每个传感器网络节点的故障,而且可以利用传感器网络节点故障之间的相关性有效地识别出传感器量测数据的异常是由外界量测对象的改变还是由传感器本身故障引起的。该算法为全局评估传感器网络的工作状态和监测网络节点的局部故障提供了一个新颖可行的研究思路,期望为相关领域的研究学者提供有益的参考。     

Cooperative Localization and Tracking in Distributed Robot-Sensor Networks

This paper addresses the problem of real-time position and orientation estimation of networked mobile robots in two-dimensional Euclidean space with simultaneous tracking of a rigid unknown object based on exteroceptive sensory information extracted from distributed vision systems. The sufficient and necessary conditions for team localization are proposed. A localization and object tracking approach based on statistical operators and graph searching algorithms is presented for a team of robots localized with heterogeneous sensors. The approach was implemented in an experimental platform consisting of car-like mobile robots equipped with omnidirectional video cameras and IEEE 802.1 lb wireless networking. The experimental results validate the approach.     

电力光纤通信网络的多环组网优化

依据电力系统通信业务的特点,提出了多环组网优化的整数线性规划算法,用于SDH组网优化设计.研究了在一个电力光纤网络中如何组成多个SDH环,以疏导所有低速业务流,并最小化组网成本.依据提出的算法开发了相应的软件,并以某中国东部一城市的电力光纤网络为例给出了具体的优化设计方案.