《物联网智能信息处理》课件第四章 物联网的智能信息处理-第二节checked.pptx

1、目录4123基于贝叶斯网络的神经网络法基于贝叶斯网络的神经网络法0信息融合技术信息融合技术粗糙集信息处理粗糙集信息处理5信息的跨系统交互信息的跨系统交互信息处理的定义与目标信息处理的定义与目标4.2信息信息的跨系统交互的跨系统交互 4.2.1 信息交互1.信息交互的定义所谓信息交互信息交互定义为：发出和接收信息的过程。是指自然与社会各方面情报、资料、数据、技术知识的传递与交流活动。信息信息反馈反馈噪音噪音信息的交互过程2.物联网信息交互的特点a.用户广泛性b.交互主动性c.过程复杂性1 4.2.2 物联网信息交互模型用户 信息查询事件检测内容网络节点感知数据网络状态信息高层语义信息组织存储网内

2、处理网络人机交互用户汇聚节点簇头节点路由节点一般节点控制信息传输交互对象选择信息感知单元运算和存储单元能量单元网络系统物联网信息交互模型图物联网信息交互模型图2 4.2.2 物联网信息交互模型1.用户与网络的信息交互a.控制信息的传输定义定义：是指用户通过网络提供的接口、命令和功能执行一系列网络任务，以实现感知信息的获取、网络状态监测和网络运行维护。洪泛协议洪泛协议洪泛采用广播方式传输信息，即每个节点将收到的信息发送给邻居节点，直到达到设定的最大跳数。具有高可靠性。谣传协议谣传协议谣传通过设定一定的概率阈值将收到的消息发送到较高概率的邻居节点，以避免消息的重复发送。3 4.2.2物联网信息交互

3、模型b.信息交互对象的选择 信息交互对象的选择一般以任务需求、目标区域覆盖以及能量有效作为目标约束。任务需求任务需求一般通过定义节点、局部网络或整个网络的任务执行效用函数来衡量任务的完成程度，并以此作为节点选择的优化目标。目标区域覆盖目标区域覆盖以信息交互目标区域的网络覆盖为约束，通过优化的方式选择节点。能量有效能量有效能量有效的对象选择方法，以选择的节点集合能量负载均衡和网络生存期延长为约束目标。4 4.2.2物联网信息交互模型图2.网络与内容的信息交互网络与内容的信息交互：网络与内容的信息交互：主要指以网络基础设施为载体的内容生成和呈现。l外部存储：所有感知数据都汇集到汇聚节点并存储。l局

4、部存储：将感知数据保存在感知节点本地。l以数据中心存储：按照某种规则将数据分布式保存在网络中的某些节点上。数据存储数据存储数据组织数据组织 数据在网络中被组织成四分树结构的金字塔，形成从底层到顶层，由具体到概括的数据存储形式，这种形式可以提供多分辨率的数据存储和访问。53.用户与内容的信息交互 4.2.2物联网信息交互模型信息查询：信息查询：用户发出查询请求，网络根据数据组织和存储结构选择相应节点执行查询任务，并将查询结果通过网络反馈给用户。事件检测：事件检测：就是从网络内容提取事件信息，检测事件变化，获取重要事件的发生情况。用户与内容的信息交互用户与内容的信息交互是指用户根据数据在网络中的存

5、储组织和分布特性，通过信息查询、事件检测等方法，从网络获取用户感兴趣的信息。6 4.2.2 物联网信息交互模型4.研究热点 早期感知节点的能耗问题研究。面向特定应用或协议的能耗问题研究。宏观上研究整个网络的能效平衡和网络生存期。能量有效问题 节点的移动性带来的不确定性 网络的状态不稳定 网络的拓扑结构和路由会时变性移动网络的信息交互问题 加密和密钥管理 安全路由协议 数据融合安全 隐私保护和存取控制信息交互的安全问题7 4.2.3 信息的跨系统交互1.物联网中信息跨系统交互的挑战n多源异构信息的交互信息的异构特征信息的异构特征信息感知的目标不同感知信息的内容不同数据采样的频率不同数据的表示方式

6、不同数据的生存周期不同在信息有效统一表达的基础上，信息交互的有效适配问题：有效统一的表达实现高效存储、交换、查询、共享。信息形式元数据知识学习和高层语义统一描述达到信息交互的语义互操作。语义知识交互对象的适配问题效能适配问题权限适配问题8 4.2.3 信息的跨系统交互1.物联网中信息跨系统交互的挑战n大规模网络的信息交互n多媒体感知网络的信息交互 诸如智能交通、环境监测、现代农业等领域，面临大范围的持续信息交互。需考虑能量有效、负载均衡、网络延迟、吞吐量能量有效、负载均衡、网络延迟、吞吐量等问题。待解决的问题：待解决的问题：多源异构多媒体信息同步异质网络节点的交互协同基于多媒体的分布式事件检测

7、一般的无线感一般的无线感知网络知网络多媒体感知多媒体感知网络网络获取监测目标的标量数据信息含量少、灵活性差采集环境的视频、声音、图像直观丰富，复杂高维9 4.2.3 信息的跨系统交互2.物联网信息交互的相关支撑技术 n软件协同服务技术软件协同服务技术的核心是通过克服不同系统构建所采用的实现语言、运行环境和基本模式的差异，实现信息服务系统相互通信和协作，完成某一特定任务。通过网关、封装件、中介系统、全局模式转换等，在各个系统的外部提供转换和协调机制以掩蔽差别中间件 主要应用于服务组合、服务协同和服务管理方面SOA 核心是资源的共享与集成，旨在协同多种资源解决复杂的科学问题网络技术10 4.2.3

8、 信息的跨系统交互2.物联网信息交互的相关支撑技术 n元数据技术随着大规模存储系统的应用越来越广泛，存储容量也从TB到PB甚至EB级别，在这种海量数据中查找信息和管理文件变得异常困难。元数据是：元数据是：关于数据的数据结构化的数据资源的信息管理控制信息元数据是一种编码体系，根据某种标准对元素进行编码。它为数字化信息资源建立了一种可以理解的框架，一经建立便可共享。描述信息资源的主题和内容特征描述性元数据 描述数字、信息资源的内部结构结构性元数据 描述信息资源的产权特征和使用权限存储控制性元数据 描述和管理数据在信息评价体系中的位置评价性元数据11 4.2.3 信息的跨系统交互n元数据技术元数据解

9、决的问题元数据解决的问题描述描述互操互操作作数据数据管理管理访问访问控制控制资源资源发现发现内容内容分级分级认证认证管理大量管理大量低网路带低网路带宽数据宽数据支持有效支持有效的信息资的信息资源发现与源发现与检索检索异构信息异构信息资源的集资源的集成与共享成与共享控制限定控制限定检索信息检索信息海量的数据中，利用多维元数据实现复杂查询，缩短响应时间，这对于海量的数据中，利用多维元数据实现复杂查询，缩短响应时间，这对于用户或管理者查找和管理文件，以及决策支持都有重要的意义用户或管理者查找和管理文件，以及决策支持都有重要的意义。元数据在网络信息检索中的作用：2.物联网信息交互的相关支撑技术 12

10、4.2.3 信息的跨系统交互n语义网络2.物联网信息交互的相关支撑技术 从逻辑学和语言学的角度来讲，所谓的语义语义指的是一个描述或一个词汇（或不严格地说，一个概念）与它所要表达的在客观或主观世界上所对应的一个实体所建立的一种联系。指称性指称性唯一性唯一性关联性关联性语义网语义网(Semantic Web)核心思想核心思想：给网络信息赋于确切给网络信息赋于确切定义定义的意义的意义，即语义。即语义。语义提供能被计算机“理解”的数据逻辑分析与语义表示的维度网那些语义数据不是孤立存在的，而是彼此互连数据连接的维度13 4.2.3 信息的跨系统交互n语义网络三大关键技术2.物联网信息交互的相关支撑技术

11、eXtensible Marked Language，可扩展标记语言。可以让信息提供者根据需要，自行定义标记及属性名，从而使XML文件的结构可以复杂到任意程度。XML Resource Description Framework,资源描述框架，用来描述资源及其之间关系的语言规范。具有简单、易扩展、开放性、易交换和易综合等特点。RDF 本体或本体论，包括分类和一套推理规则。分类，用于定义对象的类别及其之间的关系；推理规则，则提供进一步的功能，完成语义网的关键目标即“机器可理解”。Ontology1415 4.2.3 信息的跨系统交互n语义网络2.物联网信息交互的相关支撑技术 基于本体的语义互操作

12、框架图15 4.2.3 信息的跨系统交互n语义网络2.物联网信息交互的相关支撑技术 任何信息系统都需要数据；数据表示要独立于具体的应用和平台，以保证最大程度地可重用；采用统一的数据概念表示以保证数据表示独立于具体系统；数据应能描述网络资源；数据应提供初步的推理支持。共享元素语义正式语义互操作语法描述级互操作描述纲要及互操作元数据方案的语义互操作程度16 4.2.3 信息的跨系统交互3.面向服务的物联网信息共享n基于共享空间的数据共享模式共享空间是任何授权用户都可以通过网络访问的逻辑空间，在物理上可能以分布式的结构存在。共享空间中的两类元数据目录分别用来存放信息产品的结构化元数据和发现元数据信息，确保信息资源的可理解和可发现，数据内容仓库存放信息资源的具体内容，并且提供数据访问的服务接口。17 4.2.3 信息的跨系统交互3.面向服务的物联网信息共享n面向服务的物联网信息共享平台参考模型针对物联网海量数据资源、异构处理平台和多样化信息系统组成的复杂大系统构造力一式，可采用以网络为中心、而向服务的架构、利用统一的基础设施和松耦合的服务结构，构建全局核心服务功能，解决各领域信息系统互连互通，提高业务、服务、数据的复用性和互操作性。18