CPS時(shí)空建模及協(xié)作事件檢測(cè)的研究.pdf

1、信息物理系統(tǒng)采用多種感知、通信與計(jì)算技術(shù)，使得任意物體之間可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，并且以此來監(jiān)測(cè)和控制物理環(huán)境。提出了一種信息物理系統(tǒng)時(shí)空模型，可以把其分為三層:物理層、信息物理層、信息層;兩條流線:信息匯聚流和決策控制流。利用分層有限狀態(tài)機(jī)可以表示系統(tǒng)各層之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移和狀態(tài)的集合，以及兩條流線之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在信息匯聚流中，Sensor節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)物理環(huán)境，生成傳感器事件，Sensor Mote節(jié)點(diǎn)將傳感器事件轉(zhuǎn)換為物理事件，Sin

2、k將物理事件轉(zhuǎn)換為物理-信息事件;在決策控制流中，Deccision Node節(jié)點(diǎn)將物理-信息事件轉(zhuǎn)換為信息事件，最后Controller節(jié)點(diǎn)將信息事件轉(zhuǎn)換為控制事件，并且傳遞給Actor節(jié)點(diǎn)。
　　利用基于事件晶格的建模方法將信息物理系統(tǒng)事件概括為事件類型、內(nèi)部屬性和外部屬性三個(gè)部分，可以表示出事件的屬性、事件發(fā)生的時(shí)間、事件發(fā)生的地點(diǎn)、觀察到該事件的節(jié)點(diǎn)的信息。
　　信息物理系統(tǒng)以事件為驅(qū)動(dòng)，事件檢測(cè)的精度對(duì)系統(tǒng)性能影響

3、較大。提出的協(xié)作事件檢測(cè)算法可以提高事件檢測(cè)的精度，算法包括三步:第一，Sensor Mote節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作檢測(cè)，通過計(jì)算均值向量序列的相似度發(fā)現(xiàn)異常后，向周邊的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行問詢，根據(jù)周邊Sensor Mote節(jié)點(diǎn)投票的結(jié)果得到事件發(fā)生的可信程度。當(dāng)可信度超過閾值后，Sensor Mote節(jié)點(diǎn)將和Sink節(jié)點(diǎn)協(xié)作對(duì)多維事件進(jìn)行聚類分析。Sink節(jié)點(diǎn)在接受到Sensor Mote節(jié)點(diǎn)上報(bào)的多維事件數(shù)據(jù)后，計(jì)算邊界向量序列的相似度，并利用改進(jìn)后的

4、K-means算法對(duì)多維事件數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和合并。Sink節(jié)點(diǎn)將和Decision Node節(jié)點(diǎn)協(xié)作檢測(cè)多維事件的類型。Decision Node節(jié)點(diǎn)利用事件屬性數(shù)據(jù)的概率分布，匹配檢測(cè)出事件的類型。
　　實(shí)驗(yàn)證明，相比較傳統(tǒng)的單因素的建模方法，時(shí)空建模實(shí)現(xiàn)了時(shí)、空屬性聯(lián)合建模，通過事件協(xié)作檢測(cè)，減少了節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤檢測(cè)，提高檢測(cè)精度，有效地提高了模型的整體性能。多層時(shí)空建模的信息物理系統(tǒng)應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)中，提高了生產(chǎn)和管理水平，可以適應(yīng)