物联网体系结构模型与互连机理

网络实现了信息资源的共享,极大地改变了人们的生产生活方式.物联网将网络从信息空间进一步向物理空间延伸,通过对物理环境的感知与控制,丰富了人类认识世界与改造世界的手段.本文首先提出了包括对象感控层、数据交换层、信息整合层和应用服务层等4个层次的物联网体系结构功能模型,并对体系结构模型及各层实体进行了面向对象的描述.对于物联网系统中最为核心的网元互连问题,我们兼顾考虑强弱网元间的互连互通和网元与物理对象间的互动互操作,提出了支持强弱网元共存的物联网互连模型和基于能力映射与任务迁移的强弱网元互连机制.论文通过原型系统对提出的互连模型和互连机制进行了验证.     

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.     

物联网定位与位置感知研究

物联网是近年来广受关注的新兴研究领域,被认为是信息网络在现实世界的延伸,是我国国民经济的重要增长点,将在未来科技创新和社会进步中扮演关键角色.物联网系统中,"物"节点位置是反映网络状态的重要信息之一.同时,"物"节点采集信息以及相应的信息交互过程都与节点位置信息密切相关.本文主要讨论物联网中定位与位置感知研究中的若干关键问题.探讨了物联网节点定位理论与方法,包括基于测距和非测距定位、物联网协作式定位、多传感器位置感知等议题,结合物联网中不同网络层次、应用场景和定位需求对节点位置感知技术进行归纳和总结.最后指出了仍存在的问题和值得进一步探讨的方向.     

智慧医疗——从物联网到云计算

新型信息化技术是解决中国医疗服务需求的关键手段.智慧医疗是医疗信息化的重要研究方向,它融合了物联网、云计算与大数据处理技术,以"感、知、行"为核心,旨在建立一个智能的远程疾病预防与护理平台."感"即以物联网技术为基础,利用多种传感器实时跟踪各种生命体征数据并通过无线网络技术传送到医疗数据中心,然而如何能够长期、精确、便捷、及时、无创地采集各种人体关键生命体征数据是一个巨大挑战;"知"即利用大数据存储与处理平台,应用数据挖掘和知识发现理论对医疗历史数据进行建模与分析,如何从大数据信息中挖掘关键生理特征,可靠、快速、高效地发现早期疾病和预测健康风险,也是一个巨大挑战;"行"即将实时跟踪与历史数据的分析结果,通过云服务的方式提供给医务人员作为诊疗参考,或为终端用户直接提供医疗护理方案,如何建立有效的数据模型以实现大规模复杂健康查询的快速和准确响应,同样也是一个巨大挑战.本文将讨论"感"、"知"、"行"所面临的技术挑战,并探讨解决这些挑战的可行方案.     

事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法

物联网无缝集成了用户域、信息空间域和物理空间域,实现了＂人—机—物＂的动态协同,其应用常常涉及到跨业务域甚至跨组织的用户、业务流程和物理实体的实时动态交互.因此,物联网服务系统往往需要集成多个分布式的企业应用系统从而形成一个大规模复杂服务系统来实时协作完成一定的业务目标.目前,大多数已有研究工作主要集中于解决不同实体和应用系统间在动态交互环境下的互联和互操作问题.然而,如何在信息的提供方和消费者之间按需的分发感知信息、并基于物理世界所发生的变化动态的实时协同相关的企业服务或者业务流程做出快速反应尚没有系统深入地研究.为此,本文结合事件驱动架构和面向服务架构的设计思想,提出了一种事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法,该方法能够便捷地支持感知信息的按需分发和聚合,并实现事件驱动的跨业务域甚至跨组织的服务动态协同.这种实现了＂时间、空间和控制＂解耦的服务提供方法极大地增强了物联网服务系统的灵活性和敏捷性,允许系统及时地对物理世界的动态变化做出快速响应.最后,通过实际部署的区域集中供热监控及热计量物联网应用进行了验证.     

国内外物联网研究现状及展望

物联网以互联网为基础,通过多种信息传感装置实现物物互联,是信息科技领域发展的必然趋势.本文就物联网的基本概念、技术体系、关键技术等方面对物联网进行介绍,并根据一些事实对近年来国内外物联网的发展现状进行阐述,提出现阶段物联网发展存在的问题,最后对其未来发展进行了展望.     

多源异构感知数据融合方法及其在目标定位跟踪中的应用

物联网的全面感知产生了海量的感知数据,并且感知数据呈现为显著的多源异构性.因此,如何实现海量多源异构感知数据的智能处理是一个具有挑战性的课题.数据融合是处理多模态数据并挖掘提取有价值信息的有效手段,但针对多源异构数据,特别是非结构化的视频多媒体信息,如何实现高效的融合计算还面临许多问题需要解决.本文针对物联网多源异构感知信息的处理问题,提出多层次的多源异构数据融合方法,并以基于无线信号、视频和深度感知数据的目标定位跟踪应用为切入点,重点研究多源异构数据的处理、特征表示和数据融合方法.根据不同类型数据的特性采用不同的数据融合方法,通过挖掘无线信号、视频和深度等多源异构数据内在的关联性,实现多源异构数据有价值信息的有效利用.实际复杂场景的实验表明,本文提出的基于多源异构数据融合的目标跟踪和定位方法,能够解决传统依赖单源同质数据的目标跟踪方法所面临的光照变化和遮挡交错等难点问题,并且可以获得较为准确的运动目标三维位置,具有良好的跟踪定位效果.     

DSOM: 一种基于NO时空动态扩散机理的新型自组织模型

研究了神经信号传输中, 内源性一氧化氮(NO)的四维动态扩散特性及其在长时程学习过程中的增强作用. 将NO扩散机理建模后与Kohonen自组织映射模型相结合, 在空间SOM基础上引入时间增强, 提出了新型的动态扩散型自组织映射模型, 计算了最优化权值的误差函数, 并分析比较了该模型与SOM中噪声干扰对训练的影响. 最后结合多项典型的一维和二维输入模式,给出自组织映射模型与扩散型自组织映射模型的仿真结果对比.     

基于物联网的农产品质量安全信息系统平台

为降低农产品物流成本,提高安全质量,向农产品供应链管理和安全质量追踪溯源提供详细、全面与准确的电子信息,利用RFID技术、EPC标准和物联网技术,在分析农产品生产全过程的基础上,提出了一种基于物联网的农产品质量安全信息系统平台的设计方案;设计了贯穿于农产品安全生产整个流程的物联网管理框架;以系统中的生产管理子系统和回溯查询子系统为例,详细说明了物联网在Internet基础上实现农产品的全程跟踪管理的具体方法.所设计的农产品物联网质量安全信息系统平台,不仅为消费者提供了多种方式的农产品安全信息查询途径,而且为生产管理者及职能部门的管理与监督提供了决策支持.该研究将有利于推动EPC/RFID技术在农业生产中的推广和应用.     

月地高速再入返回器热控设计及实现

针对月地高速再入返回器不同阶段大功率散热、小功率保温与高速返回过程中高温隔热之间的突出矛盾,以及狭小、局促空间内设备热量的收集、传输、排散与阻断等技术难题,首次构建一种基于柔性自适应"热开关"的小型再入返回类航天器热控体系,成功研制出一套基于异构式环路热管的一体化柔性、高效热管理系统.在轨飞行数据表明:核心热控产品环路热管控温运行模式下实际传热能力超过65 W,阻断模式下漏热量小于2 W,"热导比"大于30,能够很好地实现"热开关"功能,确保了返回器所有设备的温度水平优于指标要求.     

体域网中基于特征组合的步态行为识别

物联网(internet of things,IOT)拥有无处不在的识别、传感和通信能力,体域网(body area network,BAN)属于物联网中和人体相关的领域,其应用广泛,可以在日常生活中对人们进行监测及提供帮助.行走是许多日常活动的基本环节,因而步态分析能为体域网应用提供重要的生理行为信息.现有的步态分析已取得一定的研究成果,但仍存在一些问题,例如大多数步态特征提取是对加速度信号进行6重以上的变换,使得特征达到了45维以上,最后需要通过降维或优化来简化特征,较为复杂.本文设计一种灵活便捷的数据采集系统,并利用小波变换、傅里叶变换和四分位差提取出加速度信号中比较简单、低维度但能反应运动特征的步态参数,之后通过模式识别算法进行步态行为识别验证.实验结果表明该系统使用方便,特征提取方法简单实用,识别精确度为97%,EER(equal error rate)最小可到0.9%.     

面向云-端融合的移动互联网应用运行平台

与传统的互联网应用相比,移动互联网应用尽管也运行于Web技术栈之上,但移动设备的便携性和多样性,带来了客户端设备计算能力相对有限、数据存储随需而变、显示屏幕大小不一、本地应用与Web应用和服务难以交互等技术挑战．为此,本文设计实现了一种面向云一端融合的移动互联网应用运行平台．首先,提出一种符合移动互联网应用体系结构的构件模型,将客户端应用划分为数据、计算、界面和服务四个部分;其次,设计了一种实现云一端资源融合的构件运行框架,支持应用数据的按需存储、计算任务的云端迁移、以及用户界面的动态切分;再次,设计了一种实现云一端服务融合的组装框架,支持客户端本地应用和传统Web应用的服务封装、和基于总线的服务即时组装;最后,基于Chrome浏览器实现了平台原型,支持基于HTML5和JavaScript的移动互联网应用,通过多个Web应用基准测试集和热点应用的实验,验证了平台的有效性和可行性．     

面向网络的操作系统——现状和挑战

操作系统是计算机系统中最为关键的一层系统软件．长期以来,操作系统发展的主线是面向单机,追求更好地发挥计算机硬件的计算能力,同时为上层应用和用户提供更友好易用的接口．随着网络技术的发展,如何更好地支持网络构成了操作系统发展的一个重要辅线．近年来,由于互联网的迅速普及,面向网络的操作系统得到了广泛的关注,并逐渐成为操作系统发展的新主线．为了更好地管理互联网上的分布海量资源,同时为互联网时代的新型应用和服务提供支持,操作系统技术正在产生许多重要的变革．本文简要回顾了操作系统的发展历史,分析了在互联网时代操作系统面临的主要挑战．在总结现有面向网络的操作系统的研究进展的基础上,讨论了其主要特点和未来发展趋势．最后,也介绍了我们在此领域针对网构软件的研发尝试．     

Signal Diffusion Mapping: Optimal Forecasting with Time‐Varying Lags

We introduce a new methodology for forecasting, which we call signal diffusion mapping. Our approach accommodates features of real‐world financial data which have been ignored historically in existing forecasting methodologies. Our method builds upon well‐established and accepted methods from other areas of statistical analysis. We develop and adapt those models for use in forecasting. We also present tests of our model on data in which we demonstrate the efficacy of our approach. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

外通频带地震信息的利用

外通频带地震信息是指地震信号谱通频带以外的频率成分所携带的地震信息。提高外通频带地震信息的利用水平有助于提高地震资料的利用率和勘探效果。论文作者以数值模拟和实际地震资料处理结果表明：利用外通频带地震信息可以识别小的地质异常体，固定油气藏的空间分布范围。以高精度时频分析为基础形成共频率数据体，如共频率地震剖面、共频率水平切片及共频率沿层切片是外通频带地震信息利用的有效手段。在地震资料具有较高信／噪比时，能量较弱的外通频带信息和能量较强的通频带内的信息可等同使用，并有时独具特色，在薄、小地质异常体的识别方面，能发挥通频带内地震频率成分难以起到的作用． 至少能起到补充作用。     

生态单元制图及其在西部生态环境保护中的应用

西部大开发是一项关系中华民族共同繁荣、全面振兴的世纪伟业,也是一项艰难复杂的系统工程,而生态环境的建设和保护是西部大开发的根本和切入点。在国外城乡环境保护中,生态单元制图是一项基础性工作。本文阐述了生态单元制图的概念,以及国外历史及现状,详细介绍了德国生态单元制图的方法和程序,并建议将其有选择性的运用到我国西部生态环境保护中。生态单元制图在生态单元划分的基础上,把各种生态单元类型落实在地图上,并建立生态信息数据库,为西部规划提供基础的生态数据,为西部环境保护、生态监测提供依据。此外,本文还提出了西部生态环境保护的其他对策,如生态功能区划、制定西部环境保护规划等等。