CPS網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)融合關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、CPS(Cyber-Physical System)，即信息物理融合系統(tǒng)。它是一個多學(xué)科交叉的新興研究領(lǐng)域，融合了計(jì)算科學(xué)、控制理論、通信工程等多門學(xué)科技術(shù)。系統(tǒng)通過傳感器感知環(huán)境的實(shí)時狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷環(huán)境狀態(tài)以及對不同事物的影響，最后做出不同的決策和控制。判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性會直接影響到?jīng)Q策和控制的準(zhǔn)確性，從而對整個系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。因此如何從采集的數(shù)據(jù)中得到準(zhǔn)確的判斷結(jié)果具有很重要的意義。
　　數(shù)據(jù)異常檢測技術(shù)和

2、數(shù)據(jù)融合技術(shù)是CPS系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的兩大關(guān)鍵技術(shù)。異常檢測技術(shù)可以排除錯誤數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以根據(jù)不同屬性的數(shù)據(jù)得出一個對不同事物影響的綜合判斷結(jié)果。本文主要的研究內(nèi)容如下：
　　（1）提出了基于環(huán)境屬性相關(guān)性的異常檢測方法。針對傳統(tǒng)面向數(shù)據(jù)時空屬性的單屬性異常檢測方法，無法有效地檢測出多屬性關(guān)聯(lián)場景里的數(shù)據(jù)錯誤問題，本論文通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，根據(jù)事件異常數(shù)據(jù)挖掘出檢測屬性中的關(guān)聯(lián)屬性，并建立對應(yīng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則；針對每一條關(guān)聯(lián)規(guī)則，利

3、用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)預(yù)測模型，根據(jù)預(yù)測模型對采集的多維屬性數(shù)據(jù)做多屬性關(guān)聯(lián)的異常檢測。實(shí)驗(yàn)表明該算法具有更好的準(zhǔn)確性。
　?。?）提出了基于模糊集理論和D-S證據(jù)理論的數(shù)據(jù)融合技術(shù)。D-S證據(jù)理論是決策層數(shù)據(jù)融合的核心技術(shù)方法，但它不能有效地處理沖突證據(jù)，改進(jìn)方法都是從理論出發(fā)，單獨(dú)從數(shù)據(jù)角度來確定證據(jù)的可信度，沒有與CPS應(yīng)用場景結(jié)合，這些改進(jìn)不能直接應(yīng)用于CPS系統(tǒng)。本文采用模糊集理論，結(jié)合屬性的權(quán)重來確定證據(jù)的基本概率分配

4、；并根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)采集的歷史數(shù)據(jù)建立節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的可信度，把可信度作為證據(jù)的權(quán)值，對基本概率進(jìn)行加權(quán)求和，最后采用 D-S證據(jù)合成方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，根據(jù)決策判斷規(guī)則得出最后結(jié)果。通過實(shí)例數(shù)值計(jì)算分析證明了有效性。
　?。?）最后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個傳感器數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)。以無人機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)為例，系統(tǒng)根據(jù)無人機(jī)自身的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)以及無人機(jī)工作環(huán)境的狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用上述的異常檢測方法和數(shù)據(jù)融合方法，對無人機(jī)的健康狀態(tài)和工作狀態(tài)做出一個準(zhǔn)確的綜合判