大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的信息物理融合系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性方法的研究.pdf

1、隨著嵌入式技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，信息世界和物理世界緊密的聯(lián)系在一起，在這種的背景下CPS應(yīng)運(yùn)而生。CPS是物聯(lián)網(wǎng)的智能化擴(kuò)展，也是下一代網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的核心技術(shù)。它需要對(duì)海量的感知數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制，同時(shí)它必須是安全的、可靠的、實(shí)時(shí)的、高效的，能為大型系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)控制、信息服務(wù)和實(shí)時(shí)感知。具有重大的研究?jī)r(jià)值，世界各地許多科研人員都專注于CPS的研究，目前許多研究成果已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各產(chǎn)

2、業(yè)中，如倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)、智能家居網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療控制系統(tǒng)、智能電網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、災(zāi)難預(yù)測(cè)、能源管理系統(tǒng)、水資源管理、智能機(jī)器人等，給人們帶來(lái)了極大的方便。顯然這些應(yīng)用都對(duì)實(shí)時(shí)性有較高的要求，因此對(duì)CPS的實(shí)時(shí)性方法的研究具有重要的意義。
　　在過(guò)去十年中，數(shù)據(jù)一直是互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中增長(zhǎng)最快的。每天都有2.5百萬(wàn)字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，給計(jì)算系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，毫無(wú)疑問(wèn)也給這個(gè)集計(jì)算、通信、控制為一體的CP

3、S帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。CPS具有實(shí)時(shí)性、分布式、高可靠性、強(qiáng)安全性、自治性等特征，其中高可靠性和實(shí)時(shí)性是CPS的重要特征。傳統(tǒng)由人類專家創(chuàng)建的模型已經(jīng)難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)下的CPS時(shí)實(shí)監(jiān)控要求，大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法是一種有效的替代方案：它們利用現(xiàn)有的CPS中收集的大量數(shù)據(jù)，然后用這些數(shù)據(jù)自動(dòng)學(xué)習(xí)必要的模型。在本文，引入了一種認(rèn)知參考架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)。
　　實(shí)時(shí)性對(duì)CPS系統(tǒng)至關(guān)重要，如果它們不能及時(shí)處理數(shù)據(jù)、控制，可能帶來(lái)嚴(yán)

4、重的災(zāi)難。本文主要從數(shù)據(jù)管理層面、控制層面研究保證CPS實(shí)時(shí)性的方法，詳細(xì)介紹了實(shí)時(shí)調(diào)度相關(guān)理論及保證實(shí)時(shí)行的相關(guān)算法，對(duì)它們進(jìn)行詳細(xì)的分析、對(duì)比和驗(yàn)證。首先本文介紹了CPS體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)用前景、及在大數(shù)據(jù)背景下所面臨的挑戰(zhàn)。并提出一種大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的CPS模型。接著研究了CPS中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)及動(dòng)態(tài)CPS中的更新事務(wù)的調(diào)度問(wèn)題。最后由于CPS是一個(gè)實(shí)時(shí)傳感和控制系統(tǒng)，其中包含控制事務(wù)和更新事務(wù)，基于此，進(jìn)一步研究了控制事務(wù)和更新事務(wù)的