物联网中关于实时信息理论和实时信息获取问题的研究

论文摘要

物联网是对物体具有全面感知能力,对信息具有可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。物联网的研究与发展使得我们获取任何事物的实时信息变成了可能,正是基于这样的研究现状,本文重点研究物联网络中关于实时信息理论以及实时信息获取问题。实时信息正在改变着人类社会的生产生活方式。人们通过掌握实时信息,并利用藏匿于生活之中的各类交互设备处理海量的实时信息,来作出更优的决策。因此实时信息的研究是有着重大意义的。通过系统地介绍了物联网的概念、理念、形成与发展、关键技术和典型应用,总结了典型的新闻系统、Sensor Web监测网、Social Networks、Real-time Web、实时交通路况系统等五个实时信息服务应用,构建了研究背景。接下来重点研究了实时信息理论部分。基于Shannon的信息论来给出信息时效期望,用以表示信息的整体时效均值。通过引入信息的时效概率函数,形式化地表示了信息的时效期望。在突发事件信息模型中,讨论了信息价值在实时信息传递过程中的损失情况。通过抽象信息参与者和参与者之间的信息流构建实时信息流模型,并研究了信息传递延迟的问题。实时信息的获取问题包括实时信息的采集和分发的过程。基于一般的实时信息系统,介绍了系统架构、软件架构、使用场景。基于信息流的公式和实时信息理论的相关定义,推导了实时信息获取的数学模型,主要关注实时信息获取过程信息的时效变化即信息价值的损失和信息延迟。根据实时信息来源的不同,把实时信息的采集过程分成两类:物理世界的实时信息采集、虚拟世界的实时信息采集。根据人工在信息采集中的所起的作用不同,把实时信息采集方式分成:自动信息采集、人工信息采集、混合采集方式,分析了不同采集方式的工作原理、相关算法等问题。针对实时信息获取过程所遇到的信息采集完整度和精度问题、分类实时信息的收集与重构场景问题、实时信息的分发问题也作了详细的探讨。在分类实时信息的收集与重构场景问题中,提出了一种新颖的逆向建模技术。在实时信息的分发问题中,提出了Push、Pull、Mixed三种分发模型。介绍了TIG项目。该项目通过收集上海市大众公司的4000辆出租车的GPS数据,组建一个基于实时信息的交通网络SUVnet。通过比较基于实时信息的行驶路径和真实车辆的行驶路径的行驶时间,给出了实时信息在交通路径选择策略上的初步结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究方案
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本文组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 物联网的研究现状
• 2.1 概述
• 2.2 INTERNET OF THINGS
• 2.2.1 概念
• 2.2.2 形成过程
• 2.2.3 关键技术
• 2.2.4 实现原理
• 2.2.5 应用-EPC 网络
• 2.3 CYBER-PHYSICAL SYSTEMS
• 2.3.1 概念
• 2.3.2 CPS 与传统嵌入式系统
• 2.3.3 形成与发展
• 2.3.4 技术挑战
• 2.3.5 应用与实例
• 2.4 分析对比
• 2.5 本章小结
• 第三章 实时信息实例
• 3.1 新闻
• 3.1.1 新闻与实时信息
• 3.1.2 新闻的时间性
• 3.1.3 新闻信息来源与传播
• 3.2 SENSOR WEB
• 3.3 SOCIAL NETWORKS
• 3.4 REAL-TIME WEB
• 3.5 实时交通信息系统
• 3.6 本章小结
• 第四章 实时信息理论研究
• 4.1 理论背景
• 4.2 实时信息
• 4.2.1 信息时效期望
• 4.2.2 依赖条件
• 4.2.3 实时信息定义
• 4.3 理论模型
• 4.3.1 突发事件信息传播模型
• 4.3.2 实时信息流模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 实时信息获取问题研究
• 5.1 实时信息系统
• 5.1.1 系统架构
• 5.1.2 使用场景
• 5.2 实时信息获取模型
• 5.3 实时信息采集
• 5.3.1 物理实时信息采集
• 5.3.2 虚拟实时信息采集
• 5.4 研究问题
• 5.4.1 信息采集完整性和精度问题
• 5.4.2 分类实时信息的收集与重构问题
• 5.4.3 实时信息的分发问题
• 5.5 本章小结
• 第六章 实验
• 6.1 实验内容
• 6.1.1 真实车辆的行驶路径
• 6.1.2 基于实时信息的行驶路径
• 6.2 算法描述
• 6.3 实验结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结
• 7.1 本文研究总结
• 7.2 创新点
• 7.3 未来的展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢