物联网服务建模：一种基于环境建模的方法

物联网服务是传统Web服务通过传感器网络向物理环境的延伸,它通过传感器网络感知物理环境中的实体,也向物理环境实体施加作用.与传统Web服务相比,由于物联网服务受到所依赖的物理环境的时间受限性、资源受限性和设备潜在故障概率的影响,物联网服务的响应速度、服务能耗和容错能力等特性成为影响物联网系统整体特性的重要因素.因此,对物联网服务进行全面建模,对物联网服务所处的外部环境进行形式化描述,并结合物理环境模型对物联网服务的性质进行分析,对于确保物联网系统的正确性、稳定性非常必要.本文针对物联网服务的特点,结合基于环境建模的需求工程思想,提出一种基于环境的物联网服务三元问题域建模框架,给出了物联网服务建模本体以及相应的建模原则.在此基础上,提出了一种物联网服务行为建模方法,该方法将物联网服务和物理环境建模为概率时间自动机,将用户期望的服务特性描述为时序逻辑公式,为物联网服务功能行为正确性验证和非功能性约束可满足性验证奠定了基础.     

主客观不确定性重要性分析的态相关参数法

针对同时存在主观变量和客观变量的结构系统,提出了一种主客观不确定性因素共同作用下主观变量重要性指标求解的态相关参数（SDP）法.所提方法首先通过主观变量的边缘概率密度函数以及给定主观变量条件下客观变量的条件概率密度函数将两种不确定性传递到结构响应,建立主客观变量共同作用下主观变量重要性指标求解的计算模型,然后利用模型估计高效的SDP方法求得所建模型的一阶高维模型表示（HDMR）,进而得到各主观变量相应的重要性测度指标.与主客观变量重要性分析的直接MonteCarlo法相比,所提方法可以在保证计算精度的同时大幅度提高计算效率.与现有的主客观变量重要性分析的近似法相比,所提方法不仅适用于线性响应函数,而且适用于各种形式的非线性响应函数,因而具有更广泛的适用范围.所提方法的效率和精度将由文中算例验证.     

分布式环境中服务组合的迭代选择算法

在面向服务的体系结构（service oriented architecture,SOA）中,服务组合是一种极有前景的创建新服务的方式．然而,服务组合技术尚有一些瓶颈在阻碍着其广泛运用．组合服务提供商面临的一个难题是如何跨越多个不同的自治网络和商业域选择一组服务实例来实现组合服务,并且向用户提供端到端的服务质量（quality of service,QoS）保障．文中提出一种迭代选择算法用于质量驱动的服务组合．该算法运行于一个P2P（peer-to-peer）的服务执行环境——分布式智能服务执行（distributed intelligent serviceexecution,DISE）环境．该迭代选择算法最显著的特点是既可以运行于中心式的QoS注册系统,也可以运行于分布式的QoS注册系统．在文中的QoS模型中,网络状态作为可选项在选择算法中考虑．由于该算法按照组合服务逻辑执行顺序迭代的选择服务,所以该算法可以在组合服务执行之前或者组合服务运行时执行,不需要作任何更改．在分布式服务执行环境上的一系列实验表明,文中提出的算法可以提供极好的选择结果,并且具有很好的性能．     

支持风险偏好的Web服务动态组合方法

随着面向服务的体系结构、云计算以及软件即服务的流行和发展,提供相同或相似的服务功能以及差异化服务质量(quality of service,QoS)的服务提供者越来越多.因此,如何为一个复合服务业务流程中的抽象服务选择合适的服务提供者,并通过动态组合来最大限度地保障并优化整体服务质量就成了一个重要的研究课题.对于一个复合服务,传统的服务组合方法会为所有服务请求实例选择一套共同的服务绑定方案直至下一次自适应调整.此外,这些方法只考虑了候选服务质量的期望值,而忽略了服务质量在运行时的波动带来的潜在风险.这些问题可能导致复合服务请求者和提供者之间达成的服务等级协议(service level agreement,SLA)经常被违反,从而影响复合服务提供者业务价值的实现.针对这一问题,本文提出了一种支持风险偏好的Web服务动态组合方法.该方法综合考虑了服务质量的期望值和波动性,应用投资组合理论产生适应给定风险偏好的多套服务绑定方案的组合,从而控制风险、适应不同的风险偏好.实验结果表明,该方法与全局服务选择方法相比能够有效降低SLA违反率,同时提高复合服务所创造的业务价值.     

基于ARMA-GARCH模型的水文过程不确定性分析

不确定性分析和风险分析是现代水资源管理研究的一个重要领域,即需要对预测方差做精确估计.然而传统的径流模型是在方差恒定或者方差随季节变化的假设下进行建模的.但实际情况中,水文过程往往存在异方差性,通过McLeod-Li检验和Engle拉格朗日乘数检验证明了这一点.针对此种情况,本文建立了水文过程的GARCH模型.首先,对序列进行了剔除季节因素的处理;其次,对处理后的序列建立了传统的ARMA模型;再次,在ARMA模型的基础上,建立了GARCH模型对残差的方差进行了修正.最后,以宜昌水文站1949年～2001年日径流数据为例进行了应用验证.研究结果表明,与传统ARMA模型相比,在不影响信度的情况下,GARCH模型能够更加精确的预测置信区间,从而为不确定性分析和风险分析提供更加可靠的基础.     

需求驱动的Web服务建模及其验证:一个基于本体的方法

从Web服务所交互的环境角度出发，提出了基于环境本体的Web服务能力描述框架，从Web服务操作的环境以及操作导致的环境变化两个方面刻画Web服务的能力，并由此建立了需求驱动的Web服务组合模型．同时提出用π演算的进程表达式表示Web服务的行为语义，并建立了从Web服务概念化的能力表示到形式化的进程表示的自动转换机制，在此基础上给出Web服务组合的可行性验证算法及需求可满足性的验证方法．经过验证的Web服务组合模型可以作为备选执行方案之一反馈给需求提出者．     

具有差分服务支持能力的增强型IEEE802．11多址接入协议的建模与分析

随着无线接入技术的快速发展,要求无线局域网具备差分服务的支持能力．然而目前的无线局域网标准,如IEEE802．11分布式协调功能（DCF）,缺乏对多业务的支持能力．人们正在制定出具有差分服务支持能力的增强型多址接入协议．文中集中研究了3种具有差分服务支持能力的多址接入机制,即为不同业务类型分配不同的“最小竞争窗尺寸”、不同的帧间间隔（IFS）以及不同的分组有效负荷,提出了可以计算出系统通过率以及分组延迟的分析模型,给出了近似分析结果,通过与离散事件仿真进行对比表明,使用所提出的分析模型可以得到较好的性能估计。     

概率和噪声环境下基于主动探针的Internet服务故障管理

在基于主动探针的服务故障管理中,不确定性和噪声会对服务故障管理带来影响．为了降低这种影响,分析了Intemet服务故障管理中存在的问题,采用二分Bayes网络建模故障和探针之间的依赖联系,二元对称信道建模噪声,并提出了不确定和噪声环境下的主动探针故障管理方案．该方案由两阶段组成：故障监测和故障诊断．在故障监测阶段,提出了在保证一定监测质量的条件下选择最小代价探针子集的GAPSA算法．在故障诊断阶段,提出了根据前一阶段发现的症状选择更多探针来获取系统详细信息的FDPSA算法;针对故障自动修复机制导致的动态性,提出了基于故障持续时间统计的假设推理算法FIyrs．仿真结果证明了本文算法的有效性和效率．     

基于分数阶微积分的电感电流断续模式下Boost变换器的建模与分析

基于实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实,采用分数阶微积分理论建立电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶数学模型.依据状态平均建模方法,建立电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶状态平均模型,并进行理论分析.然后,比较电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶模型与整数阶模型的区别.最后,基于分数阶微积分的改进Oustaloup滤波器算法,建立电感电流断续模式下Boost变换器分数阶模型的Matlab/Simulink仿真模型,并进行数值仿真分析以验证分数阶建模与理论分析的正确性.