信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域、通信技術(shù)領(lǐng)域、新型傳感技術(shù)領(lǐng)域和自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域的深度融合，設(shè)計(jì)了一種信息物理融合系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型，該系主要由物理層、網(wǎng)絡(luò)層、協(xié)同處理層和應(yīng)用層，深度融合了計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，它通過計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互來增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控制一個(gè)物理實(shí)體，信息物理融合系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于智慧城市、智慧電力系統(tǒng)、智慧交通系統(tǒng)、健康監(jiān)護(hù)、國(guó)防軍事、環(huán)境監(jiān)控、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。
【專利說明】
信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域、通信技術(shù)領(lǐng)域、新型傳感技術(shù)領(lǐng)域、和自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是嵌入式計(jì)算技術(shù)、無線通信技術(shù)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算技術(shù)(特別是嵌入式計(jì)算技術(shù))、通信技術(shù)(特別是無線通信技術(shù))、新型傳感技術(shù)(特別是無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù))和自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CSP)開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。美國(guó)國(guó)家基金委員會(huì)在2006年最早提出CPS的概念，CPS被認(rèn)為有望成為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息技術(shù)的第三次浪潮，其核心是3C( Computat 1n、Communi cat 1n、Control)的融合。何積豐院士指出:CPS從廣義上理解，就是一個(gè)在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合了計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，它通過計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互來增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控制一個(gè)物理實(shí)體。在CPS中，物理世界被信息世界檢測(cè)和控制，為人類提供智能化的高效、安全、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
[0003]CPS是一個(gè)全球信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)工業(yè)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對(duì)現(xiàn)有工業(yè)進(jìn)行重組，產(chǎn)生新的工業(yè)，改變整個(gè)工業(yè)體系的布局，培育出新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，著力發(fā)展和普及CPS技術(shù)，推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)的升級(jí)換代，將有助于提高國(guó)家主要工業(yè)領(lǐng)域(比如汽車、電力、航空航天、國(guó)防、工業(yè)現(xiàn)代化、健康/醫(yī)療設(shè)備、重大基礎(chǔ)設(shè)施等)的競(jìng)爭(zhēng)力，這為我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量和效益，具有重要意義。CPS具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于智慧城市、智慧電力系統(tǒng)、智慧交通系統(tǒng)、健康監(jiān)護(hù)、國(guó)防軍事、環(huán)境監(jiān)控、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種信息物理融合系統(tǒng)(CPS)層次結(jié)構(gòu)模型，信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型為4層結(jié)構(gòu)，第一層物理層，第二層網(wǎng)絡(luò)層，第三層協(xié)同處理層，第四層用戶應(yīng)用層，見圖1信息物理融合系統(tǒng)層次模塊圖和圖2信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖。
[0005 ]信息物理融合系統(tǒng)(CPS)層次結(jié)構(gòu)
CPS是運(yùn)行在不同的時(shí)間和空間范圍的閉環(huán)(多閉環(huán))系統(tǒng)，而且感知、決策和控制執(zhí)行子系統(tǒng)大多不在同一位置。邏輯上緊密耦合的基本功能單元依托于擁有強(qiáng)大計(jì)算資源和數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施(如Internet、數(shù)據(jù)庫(kù)/知識(shí)庫(kù)服務(wù)器和其他類型數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等)，構(gòu)成了 CPS完整的體系結(jié)構(gòu)，使我們能夠?qū)崿F(xiàn)本地或者遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和影響物理環(huán)境。通過對(duì)文獻(xiàn)的深入研究，本設(shè)計(jì)給出了 CPS體系結(jié)構(gòu)的一般形式描述(見圖2)，它由用戶層、協(xié)同處理層(決策層)、網(wǎng)絡(luò)層和物理層組成。協(xié)同處理層通過語(yǔ)義邏輯計(jì)算實(shí)現(xiàn)用戶、感知和控制系統(tǒng)之間的邏輯耦合；網(wǎng)絡(luò)層通過網(wǎng)絡(luò)傳輸計(jì)算連接了CPS在不同空間與時(shí)間的子系統(tǒng);物理層是CPS與物理世界的接口，體現(xiàn)的是感知與控制計(jì)算。
[0006]在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，大量的傳感器以無線通信方式自組織成網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同完成對(duì)物理環(huán)境或物理對(duì)象的監(jiān)測(cè)感知。傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)感知數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)融合處理，將得到的信息通過網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施傳遞給決策控制單元;決策控制單元與執(zhí)行器通過網(wǎng)絡(luò)化分別實(shí)現(xiàn)協(xié)同決策和協(xié)同控制。
[0007]物理層由感知子系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊，控制子系統(tǒng)執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)模塊構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)從物理世界采集原始信息，并根據(jù)系統(tǒng)指令改造物理世界，接收來自網(wǎng)絡(luò)層的監(jiān)測(cè)命令。物理層設(shè)備包括RFID裝置、各類傳感器、圖像采集裝置、執(zhí)行器單元以及全球定位系統(tǒng)(GPS)等。
[0008]物理層也就是感知層，感知層是一個(gè)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的封閉系統(tǒng)，該層與外部網(wǎng)絡(luò)的所有通信都必須通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，因此感知層安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)只需考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)本身的安全問題。感知層的節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算、通信存儲(chǔ)能力弱，無法滿足傳統(tǒng)保密技術(shù)的需求。降低密碼協(xié)議的開銷是感知層安全的重要問題。在CPS環(huán)境下，感知層更容易受到外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊，例如外部訪問可能直接針對(duì)傳感網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)展開DOS攻擊，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。建立入侵檢測(cè)和入侵恢復(fù)機(jī)制，提高系統(tǒng)的魯棒性，是感知安全的另一重要問題。入侵者可能通過控制網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)、散布惡意信息擾亂網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。建立信譽(yù)模型，對(duì)可疑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行行為評(píng)估，降低惡意行為的影響是感知層安全的一項(xiàng)重要任務(wù)。此外，感知層安全設(shè)計(jì)還需要考慮建立感知節(jié)點(diǎn)與外部網(wǎng)絡(luò)的互信機(jī)制，保障感知信息的安全傳輸。
[0009]網(wǎng)絡(luò)層主要由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施下一代Internet/下一代網(wǎng)絡(luò)群智感知網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)/知識(shí)庫(kù)服務(wù)系統(tǒng)，通信協(xié)議，通信協(xié)議間的協(xié)調(diào)機(jī)制構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)層保證感知數(shù)據(jù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中可靠傳輸，提供各種監(jiān)測(cè)事件和控制命令，其功能相當(dāng)于TCP/IP結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。
[0010]網(wǎng)絡(luò)層安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須兼顧高效性、特異性和兼容性。在CPS中，感知數(shù)據(jù)和控制指令都具有時(shí)效性，在設(shè)計(jì)密碼協(xié)議時(shí)可以考慮適當(dāng)降低密碼的安全等級(jí)以獲得更高的處理效率。CPS由大量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，這些網(wǎng)絡(luò)性能各不相同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊的防御能力也存在著巨大的差異。相對(duì)于通用安全結(jié)構(gòu)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)特異性設(shè)計(jì)專用安全協(xié)議更為合適。此夕卜，安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還必須考慮到安全協(xié)議的一致性與兼容性，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡、無縫銜接。
[0011]網(wǎng)絡(luò)層的安全結(jié)構(gòu)可以分為兩個(gè)子層:點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安全子層和端到端安全子層。其中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安全子層保證數(shù)據(jù)在逐跳傳輸過程中的安全性，對(duì)應(yīng)的安全機(jī)制包括:節(jié)點(diǎn)間的相互認(rèn)證、逐跳加密、跨網(wǎng)認(rèn)證。端到端子層主要實(shí)現(xiàn)端到端的機(jī)密性并保護(hù)網(wǎng)絡(luò)可用性。安全機(jī)制包括:端到端的認(rèn)證和密鑰協(xié)商、密鑰管理和密碼算法選取、拒絕服務(wù)和分布式拒絕服務(wù)攻擊的檢測(cè)與防御。另外，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信模式的不同，還應(yīng)設(shè)計(jì)針對(duì)單播、廣播、組播的專用安全機(jī)制。
[0012]協(xié)同處理層由多個(gè)具有不同功能的智能處理平臺(tái)組成，構(gòu)成決策控制單元模塊，采用網(wǎng)格或云的方式組織這些平臺(tái)的計(jì)算能力，協(xié)同處理層根據(jù)應(yīng)用需求將原始感知數(shù)據(jù)處理成不同的格式，從而實(shí)現(xiàn)同一感知數(shù)據(jù)在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)間的共享，同時(shí)根據(jù)感知數(shù)據(jù)和來自應(yīng)用層的用戶命令智能決策、調(diào)整控制子系統(tǒng)內(nèi)部的預(yù)設(shè)規(guī)則，改變控制子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
[0013]協(xié)同處理層實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效處理以及網(wǎng)絡(luò)行為的智能決策，其最大的特點(diǎn)是“智能”和“協(xié)同”?！爸悄堋钡暮诵氖切畔⒌淖詣?dòng)處理，只有自動(dòng)處理技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的分類、過濾、識(shí)別和處理。然而智能處理技術(shù)對(duì)惡意信息的檢測(cè)能力有限，提高惡意信息的識(shí)別能力是本層安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要挑戰(zhàn)；“協(xié)同”的核心是異構(gòu)平臺(tái)的協(xié)作計(jì)算，在協(xié)作的過程中系統(tǒng)可能泄露數(shù)據(jù)所有者的隱私，實(shí)現(xiàn)信息內(nèi)容與信息來源的分離，是本層安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要挑戰(zhàn)。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)的時(shí)效性、來源的可靠程度建立數(shù)據(jù)的可信度量化機(jī)制，實(shí)現(xiàn)加密數(shù)據(jù)的高效挖掘等，也都是本層安全機(jī)制所必須解決的問題。
[0014]協(xié)同處理層的安全機(jī)制包括:惡意代碼和垃圾信息的檢測(cè)和過濾、安全多方計(jì)算和安全云計(jì)算、計(jì)算平臺(tái)的訪問授權(quán)和災(zāi)難備份、數(shù)據(jù)的可信度量化、隱私保護(hù)和安全數(shù)據(jù)挖掘。
[0015]應(yīng)用層面向用戶提供個(gè)性化業(yè)務(wù)、身份認(rèn)證、隱私保護(hù)和人機(jī)交互接口，面向協(xié)同處理層提供用戶操作指令，通過應(yīng)用層提供的接口，用戶可以使用電視、個(gè)人電腦、移動(dòng)設(shè)備等多終端設(shè)備訪問信息物理融合系統(tǒng)。
[0016]應(yīng)用層安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須遵循差異化服務(wù)的原則?；贑PS的應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，安全需求各不相同，同一安全服務(wù)對(duì)于不同用戶涵義也可能完全不同。例如，用戶隱私保護(hù)服務(wù)對(duì)于移動(dòng)用戶而言可能是用戶位置信息的保密，對(duì)于醫(yī)療系統(tǒng)可能是病歷信息與病人身份的分離，對(duì)于在線選舉系統(tǒng)則可能是實(shí)現(xiàn)用戶匿名。因此根據(jù)用戶需求提供具有針對(duì)性的安全服務(wù)，是應(yīng)用層安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心理念。
[0017]通過對(duì)信息物理融合系統(tǒng)層次模塊的劃分和定義，CPS是在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合計(jì)算、通信和控制能力的可控、可信、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，通過計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互來增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或控制一個(gè)物理實(shí)體，最終實(shí)現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合，從根本上改變?nèi)祟悩?gòu)建工程物理系統(tǒng)的方式。在CPS中通過對(duì)感知能力、通信能力和計(jì)算能力嵌入到物理設(shè)備中，對(duì)外部環(huán)境資源進(jìn)行分布式感知、可靠數(shù)據(jù)傳輸、綜合信息處理、并通過反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界過程的實(shí)時(shí)控制，在環(huán)境變化時(shí)，系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)地自我調(diào)整以滿足用戶需求，其系統(tǒng)模型如圖3所示。
[0018]信息物理融合系統(tǒng)(CPS)各層次模塊，在邏輯上緊密結(jié)合，基本組件結(jié)合反饋控制機(jī)制構(gòu)成信息物理融合系統(tǒng)的基本功能邏輯單元，執(zhí)行信息物理融合系統(tǒng)最基本的監(jiān)測(cè)和控制功能。
[0019]信息物理融合系統(tǒng)(CPS)的基本功能邏輯單元
CPS的基本組件包括傳感器(Sensor)、執(zhí)行器(Actuator)和決策控制單元(Decis1n-making Control Unit)。傳感器是一種嵌入式設(shè)備，能夠監(jiān)測(cè)、感知外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、熱)或化學(xué)組成(如煙霧);執(zhí)行器是一種嵌入式設(shè)備，能夠接收控制指令并對(duì)受控對(duì)象施加控制作用；決策控制單元是一種邏輯控制設(shè)備，能夠根據(jù)用戶定義的語(yǔ)義規(guī)則生成控制邏輯。
[0020]基本組件結(jié)合反饋循環(huán)控制機(jī)制(見圖4)構(gòu)成了CPS的基本功能邏輯單元(如圖5所示)，執(zhí)行CPS最基本的監(jiān)測(cè)與控制功能。傳感器與執(zhí)行器是物理和計(jì)算世界的接口，決策控制單元根據(jù)控制規(guī)則部署監(jiān)測(cè)任務(wù);傳感器將感知信息反饋給決策控制單元，作為控制規(guī)則算法的輸入經(jīng)過計(jì)算得到控制指令;執(zhí)行器根據(jù)控制指令操控物理對(duì)象。
[0021]信息物理融合(CPS)的基本特征
實(shí)時(shí)性。在CPS中，由于引入感知、傳輸、控制的反饋循環(huán)，信息的傳輸和處理帶來時(shí)延、而精確控制需要根據(jù)當(dāng)時(shí)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行，這就對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了較高的要求。
[0022]分布式。CPS中往往存在多個(gè)單元，并通過相互協(xié)作完成復(fù)雜任務(wù)，每個(gè)單元采集和處理的部分信息，并通過發(fā)布/訂閱模式，將分布式的信息進(jìn)行匯總分析，協(xié)調(diào)各個(gè)單元的任務(wù)分配，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算處理功能。
[0023]高可靠性。不同于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，由于CPS中引入了通信過程，會(huì)帶來數(shù)據(jù)失真，并且物理過程的不確定性也會(huì)引入某些異常因素，而在CPS系統(tǒng)應(yīng)用中，必須要具有一定的容錯(cuò)性，才能保證采集信息和反饋信息的真實(shí)可靠，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定工作。
[0024]強(qiáng)安全性。由于CPS系統(tǒng)的應(yīng)用涉及多種重要場(chǎng)合，其控制過程將對(duì)物理環(huán)境產(chǎn)生直接作用，對(duì)CPS系統(tǒng)的破壞將產(chǎn)生不可估量的后果，故CPS系統(tǒng)的安全性必須得到保證。
[0025]多樣性。CPS系統(tǒng)所連接的設(shè)備多種多樣，規(guī)?？纱罂尚。⒖赡苁褂貌煌臉?biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成具有多樣性，同時(shí)從宏觀上，CPS可以是一個(gè)專有的系統(tǒng)，也可以是全球互聯(lián)的龐大系統(tǒng)，具有多類型、多尺度的特點(diǎn)。
[0026]自治性。在CPS系統(tǒng)中，人處于輔助地位，整個(gè)系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行對(duì)物理環(huán)境的感知、信息傳遞、計(jì)算處理和反饋控制過程，各種資源能夠根據(jù)任務(wù)需求自動(dòng)重組和重配置，自治性是CPS系統(tǒng)有別于其他系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0027]圖1信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型層次模塊圖。
[0028]圖2信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型層次結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖3信息物理融合系統(tǒng)模型圖。
[0030]圖4信息物理融合系統(tǒng)反饋循環(huán)圖。
[0031 ]圖5信息物理融合系統(tǒng)基本功能邏輯單元結(jié)構(gòu)圖。
[0032]其中:1、物理層，2、網(wǎng)絡(luò)層，3、協(xié)同處理層，4、用戶應(yīng)用層，5、傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊，6、執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)模塊，7、下一代Internet/下一代群智感知網(wǎng)絡(luò)，8、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，9、數(shù)據(jù)庫(kù)/知識(shí)庫(kù)服務(wù)器，1、決策控制單元模塊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型劃分為:物理層(I)，網(wǎng)絡(luò)層(2)，協(xié)同處理層/決策層(3)和用戶應(yīng)用層(4)。2.如權(quán)利要求1所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:所述物理層由感知子系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊(5)，控制子系統(tǒng)執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)模塊(6)構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)從物理世界采集原始信息，并根據(jù)系統(tǒng)指令改造物理世界，接收來自網(wǎng)絡(luò)層的監(jiān)測(cè)命令。3.如權(quán)利要求1所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)層(2)主要由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施下一代Internet/下一代群智感知網(wǎng)絡(luò)(7)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(8)，數(shù)據(jù)庫(kù)/知識(shí)庫(kù)服務(wù)系統(tǒng)(9)，通信協(xié)議，通信協(xié)議間的協(xié)調(diào)機(jī)制構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)層保證感知數(shù)據(jù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中可靠傳輸，提供各種監(jiān)測(cè)事件和控制命令，其功能相當(dāng)于TCP/IP結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。4.如權(quán)利要求1所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:所述協(xié)同處理層/決策層(3)由多個(gè)具有不同功能的智能處理平臺(tái)組成，構(gòu)成決策控制單元模塊(10)，采用網(wǎng)格或云的方式組織這些平臺(tái)的計(jì)算能力，協(xié)同處理層根據(jù)應(yīng)用需求將原始感知數(shù)據(jù)處理成不同的格式，從而實(shí)現(xiàn)同一感知數(shù)據(jù)在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)間的共享，同時(shí)根據(jù)感知數(shù)據(jù)和來自應(yīng)用層的用戶命令智能決策、調(diào)整控制子系統(tǒng)內(nèi)部的預(yù)設(shè)規(guī)則，改變控制子系統(tǒng)的運(yùn)行狀??τ O5.如權(quán)利要求1所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:所述用戶應(yīng)用層(4)面向用戶提供個(gè)性化業(yè)務(wù)，身份認(rèn)證，隱私保護(hù)，人機(jī)交互接口，面向協(xié)同處理層提供用戶操作指令，通過應(yīng)用層提供的接口，用戶可以使用電視、個(gè)人電腦、移動(dòng)設(shè)備等多終端設(shè)備訪問信息物理融合系統(tǒng)。6.如權(quán)利要求1所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:物理層(I)， 網(wǎng)絡(luò)層(2)，協(xié)同處理層(3)，邏輯上緊密結(jié)合，基本組件結(jié)合反饋控制機(jī)制(11)構(gòu)成信息物理融合系統(tǒng)的基本功能邏輯單元(12)，執(zhí)行信息物理融合系統(tǒng)最基本的監(jiān)測(cè)和控制功會(huì)K。7.如權(quán)利要求1所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:反饋控制機(jī)制(II)由決策控制單元模塊(10)，執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)模塊(6)，被控對(duì)象物理世界，傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊(5)構(gòu)成，根據(jù)用戶規(guī)則的輸入，由決策控制單元模塊(10)對(duì)執(zhí)行器模塊網(wǎng)絡(luò)(6)發(fā)出控制指令，執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)模塊(6)執(zhí)行控制指令，輸出控制量，傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊(5)通過對(duì)被控對(duì)象的感知，向決策控制單元模塊(10)提供感知信息，構(gòu)成反饋環(huán)控制機(jī)制。8.如權(quán)利要求1所述信息物理融合系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型，其特征在于:信息物理融合系統(tǒng)的基本功能邏輯單元(12)的工作方式，傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊(5)與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)模塊(6)是物理和計(jì)算世界的接口，決策控制單元模塊(10)根據(jù)控制規(guī)則部署監(jiān)測(cè)任務(wù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊(5)將感知信息反饋給決策控制單元模塊(10)，作為控制規(guī)則的算法的輸入經(jīng)過計(jì)算得到控制指令，執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)模塊(6)根據(jù)指令控制物理對(duì)象。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK105930642SQ201610233835
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月16日
【發(fā)明人】曾文飛, 顏玲, 張英杰
【申請(qǐng)人】邵陽(yáng)學(xué)院